Развитие теории и практики электротехнических систем регулирования натяжения композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Микитинский Александр Петрович

• Микитинский Александр Петрович
• доктор наук
• 2025

Оглавление диссертации доктор наук Микитинский Александр Петрович

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ НАМОТКИ И ВЫКЛАДКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К НИМ

1.1 Электротехнические системы с упругостями второго рода

1.2 Анализ тенденций развития электротехнических систем с упругостью второго рода для изготовления изделий из композиционных материалов

1.3 Технологический процесс изготовления композиционных изделий. Особенности работы электроприводов в механизмах изготовления композиционных изделий

1.3.1 Метод "сухой" намотки

1.3.2 Метод "мокрой" намотки

1.3.3 Метод выкладки изделий

1.4 Основные качественные показатели изделий из композиционных материалов

1.5 Обзор современных электротехнических систем намотки

1.6 Задачи развития теории и практики создания электротехнических систем для изготовления изделий из композиционных материалов

1.7 Систематизация изделий, изготавливаемых методом намотки из композиционных материалов, в зависимости от их геометрической формы

1.8 Методика обоснования требований к электротехническим системам натяжения по точности отработки заданного закона намотки

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УПРУГОЙ "СУХОЙ" И "МОКРОЙ" ЛЕНТЫ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАТЯЖЕНИЯ

2.1 Разработка и исследование математической модели "сухой" ленты

2.1.1 Разработка математической модели упругой "сухой" ленты

2.1.2 Линеаризация разработанного математического описания упругой "сухой" ленты

2.1.3 Исследование зависимости коэффициентов линеаризации разработанного математического описания упругой "сухой" ленты от значения параметров технологического процесса изготовления изделий

2.2 Разработка и исследование математической модели "мокрой" ленты

2.2.1 Разработка математическая модель упругой "мокрой" ленты

2.2.2 Линеаризация разработанного математического описания упругой "мокрой" ленты

2.3.3 Исследование зависимости коэффициентов линеаризации разработанного математического описания упругой "мокрой" ленты от значения параметров технологического процесса изготовления изделий

3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАТЯЖНЫХ УСТРОЙСТВ

3.1 Натяжные устройства, используемые при "сухой" намотке и выкладке

3.2 Анализ натяжных устройств и исполнительных механизмов, используемых при "сухой" намотке

3.2.1 Тормозные устройство с механическими фрикционными тормозами

3.2.2 Сматывающее и натяжное устройства с ферропорошковым электромагнитным тормозом

3.2.3 Сматывающее и натяжное устройства с двигателем постоянного тока

3.2.4 Сматывающее и натяжное устройства с асинхронным двигателем

3.2.5 Сматываемые и натяжные устройства с синхронным двигателем

3.2.6 Сматывающее и натяжное устройства с вентильно-индукторным двигателем

3.2.7 Методика выбора мощности привода натяжного устройства при "сухой" намотке

3.2.8 Разработка обобщенной структурной схемы электротехнического преобразователя натяжного устройства при "сухой" намотке

3.3 Анализ натяжных устройств и исполнительных механизмов, используемые при "мокрой" намотке

3.3.1 Натяжные устройства, используемые при "мокрой" намотке

3.3.2 Анализ вариантов приводов, используемых в исполнительных механизмах при "мокрой" намотке

3.3.3 Методика расчёта мощности двигателя натяжного устройства при "мокрой" намотке

3.3.4 Разработка обобщенной структурной схемы электротехнического преобразователя натяжного устройства при "мокрой" намотке

3.4 Анализ натяжных устройств активного шпулярника

3.5 Анализ натяжных устройств, используемых при выкладке

4 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И СТУКТУРНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАТЯЖЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ЕГО НАМОТКЕ И ВЫКЛАДКЕ

4.1 Подходы к структурно-параметрическому синтезу электротехнических систем натяжения композиционного материала

4.2 Разработка функциональных схем электротехнических систем натяжения при "сухой" намотке и выкладке

4.3 Разработка структурных схем электротехнических систем регулирования натяжения при "сухой" намотке и выкладке

4.4 Разработка функциональных схем электротехнических систем натяжения при "мокрой" намотке и обоснование наиболее рациональных схем

4.5 Разработка структурных схем электротехнических систем регулирования натяжения "мокрой" композиционной ленты

5 РАЗРАБОТКА МЕТОДА СИНТЕЗА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАТЯЖЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОЙ ЛЕНТЫ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ

5.1 Анализ и сопоставление возможных вариантов к расчету и синтезу электротехнических систем для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки и выкладки

5.2 Анализ известных методик синтеза регуляторов электротехнических систем регулирования натяжения при намотке и выкладке

5.3 Разработка методики синтеза регуляторов электротехнических систем натяжения при намотке изделий "Конус"

5.4 Разработка методики синтез адаптивных регуляторов электротехнических систем регулирования натяжения намотки изделий "сложной" формы "Кокон"

5.5 Синтез регулятора натяжения с прогнозом состояния системы

5.5.1 Обоснование критерия оптимальности

5.5.2 Синтез регулятора электропривода системы регулирования натяжения с прогнозом состояния

6 ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ

6.1 Исследования влияния параметров наматываемых изделий на работу натяжных устройств

6.1.1 Исследование влияния габаритных размеров наматываемого изделия методом "сухой" намотки на эквивалентный момент двигателя

6.1.2 Исследование влияния процесса намотки на работу натяжных устройств при "мокрой" намотке

6.2 Исследования регуляторов электротехнических систем регулирования натяжения при намотке изделий «Цилиндр"

6.2.1 Исследования регуляторов электротехнических систем натяжения при намотке изделий «Цилиндр" из "сухой" композиционной ленты

6.2.2 Синтез регуляторов электротехнической системы натяжения при намотке изделий "Цилиндр" из "мокрой" композиционной ленты

6.3 Синтез электротехнических систем регулирования натяжения при намотке изделий с медленно меняющимися параметрами

6.3.1 Синтез электротехнической системы регулирования натяжения намотки изделий из "сухой" ленты с медленно меняющимися параметрами

6.3.2 Синтез электротехнической системы регулирования натяжения намотки изделий из "мокрой" ленты с медленно меняющимися параметрами

6.4 Синтез адаптивных регуляторов электротехнических систем

6.4.1 Синтез адаптивных регуляторов электротехнической системы натяжения при "мокрой" намотке

6.4.2 Синтез адаптивных регуляторов электротехнических систем регулирования натяжения при "сухой" намотке

6.5 Синтез регулятора электротехнической системы натяжения с прогнозом состояния

7. ПРАКТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ

7.1 Задачи и условия выбора элементной базы электротехнических систем регулирования натяжения

7.2 Электротехнические системы регулирования натяжения, разработанные, изготовленные и внедренные на намоточном оборудовании

7.3 Перспективы и направления дальнейшего развития научных исследований

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Акты внедрения результатов диссертационной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Акт внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс ЮРГПУ(НПИ) имени М.И.Платова

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Расчет бандажа роторов высокоскоростных генераторов из композиционных материалов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие теории и практики электротехнических систем регулирования натяжения композиционных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. В реальных электротехнических системах представление о жесткой связи вала электродвигателя и исполнительного механизма является допущением. В промышленности широко применяются электроприводы, где такие допущения неприемлемы. Особенно остро данная проблема возникает при создании современных быстродействующих приводов. Существует два вида упругих связей: упругости первого и второго рода. Упругости первого рода - это упругость валов, канатов и других элементов, расположенных между исполнительным механизмом и двигателем. Если в качестве упругого элемента выступает транспортируемый или обрабатываемый материал (композиционный материал, бумажное полотно, ткань, корд, синтетический материал и тому подобное), то такой электропривод называется электроприводом с упругостью второго рода.

Электроприводы с упругостями второго рода применяются при производстве различных полимерных пленок, при работе с бумажной лентой в процессе ее перемотки и нанесения на нее информации или при обработке, при намотке и размотке рулонов металлической полосы или проволоки, при намотке катушек магнитопровода, и других подобных процессах, а также и при намотке изделий из композиционных материалов.

Проведенный анализ показал, что во всех технологических процессах намотки, последняя производится на круглую оправку, то есть наматываются цилиндрические изделия (кроме катушек магнитопровода). Данные процессы достаточно хорошо изучены. Однако при намотке композиционных изделий наматываются изделия различной формы: "Цилиндр", "Конус", "Шар", "Кокон", "Призма" и других. Форма наматываемых изделий существенно влияет на режимы работы электропривода. Поэтому в дальнейшем рассмотрен процесс намотки изделий из композиционных материалов.

Композиционные изделия, изготавливаемые методом намотки и выкладки, находят широкое применение во многих отраслях народного хозяйства благодаря хорошим физико - механическим свойствам: высокой антикоррозийности, стойкости к агрессивным жидкостям, низкой теплопроводности, немагнитности, радиопрозрачности, способности выдерживать без повреждения высокую температуру [1-13]. Потребность в композиционных изделиях в машиностроении, авиации, судостроении, энергетике, нефтехимической промышленности, установках для очистки воды постоянно растет. Это обусловливает расширение ассортимента композиционных конструкций, усложнение их формы, возрастание требований к качеству изделий [4,5,10,14-23]. Использование композиционных материалов в других отраслях экономики позволяет создавать уникальные устройства. Так при бандажировании высокоскоростных генераторов высокопрочным углепластиком удается довести скорость вращения ротора генератора до ста тысяч оборотов в минуту и более, что существенно снизить массогабатирные показатели энергетической установки, позволяет производить мобильные источники питания большой мощности [24,25]. Расчет бандажа роторов высокоскоростных генераторов из композиционных материалов приведен в Приложении В.

Свой вклад в увеличение ассортимента выпускаемых промышленностью композиционных материалов, вносят и новые разработки как наполнителя, так и связующих с улучшенными характеристиками [14-16,26]. В нормативных материалах "Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года" предусмотрено резкое увеличение использования композиционных изделий в различных отраслях промышленности [27-29].

Приоритетных направлениях развития науки, технологии и техники РФ «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика», постановлением Правительства от 15 апреля 2014 года № 328 в рамках

подпрограммы № 14 "Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них" государственной программы Российской Федерации "Развитие промышленности и повышения её конкурентоспособности", научным направлением ЮРГПУ (НПИ) «Развитие теории и практики создания интеллектуальных энергетических и электротехнических систем, предусматривается широкое использование композиционных материалов (КМ) и изделий из них в различных секторах экономики. В соответствии с "дорожной картой" по реализации указанной программы в городе Москве и 65 субъектах Российской Федерации приняты и реализуются отдельные региональные программы, предусматривающие разработку и применение композиционных материалов и современных изделий из них [30,31]. В данных программах намечено резкое увеличение производства композиционных конструкций в гражданских секторах экономики: на транспорте, в строительной индустрии, энергетике, химии и нефтехимии, жилищно - коммунальном комплексе. По данным Минпромторга России, в настоящее время ОАО "НПК "Уралвагонзавод" разработал не имеющие аналогов в мире опытные образцы вагона-хоппера для перевозки удобрений, контейнеры-цистерны для химических продуктов. ФГУП "Крыловский государственный научный центр" осуществляет разработку моделей для создания корпусных конструкций для надводных и подводных кораблей нового поколения [31], обладающих повышенной прочностью, немагнитностью, радиопрозрачностью. Области применения композиционных конструкций можно перечислять еще долго.

Актуальность настоящей работы определяется необходимостью создания современного оборудования, удовлетворяющего требованиям по обеспечению заданных технологических регламентов намотки и выкладки, обладающего высокой надёжностью при длительной работе.

Существует достаточно много способов изготовления изделий из композиционных материалов (стадии формообразования), в данной работе рассматриваются три основных, это "сухая" и "мокрая" намотки, выкладка

[1,4,10,11,13,18,20,32,33]. Эти способы позволяют получать изделия с высокой прочностью. В первом случае технологический процесс разбивается на два этапа: формирование предварительно пропитанной ленты (препрега) на ленточных установках и изготовление из нее изделий на намоточных станках. Во втором случае (при "мокрой" намотке), процесс пропитки наполнителя и сама намотка изделий осуществляются последовательно на одном намоточном станке. В третьем случае (при выкладке), в настоящее время в основном применяется предварительно пропитанная лента, которая укладывается на оправку с помощью специального механизма [1,4,10,11,13,18,20,32,33].

Далее изделие, как правило, подвергается термической, а затем механической обработке.

Качество изготавливаемых изделий зависит от многих параметров как самого процесса изготовления изделия, так и последующих этапов производства. На этапе намотки и выкладки на качество изделий существенно влияют свойства композиционного материала, режимы изготовления как препрега, так и самого изделия [34-46]. Среди всех факторов, влияющих на качество будущих изделий, следует отметить режимы силовой намотки. Оптимизация режимов намотки и выкладки при изготовлении изделий из композиционных материалов обеспечивает усиление адгезии на границах раздела армирующих и связующих материалов, устраняет дефекты типа непроклеев, обеспечивает предварительно напряженное состояние конструкции, которое, снижая уровень температурных и эксплуатационных напряжений, увеличивает несущую способность и прочность изделий.

Разработанность темы исследования. В развитие методов расчета электроприводов намоточных устройств в различных отраслях и моделирование процессов намотки большой вклад внесли многие отечественные ученые такие, как Л.Н. Рассудов [47], С.И. Рыбников [48], Г.М. Иванов [49-51], В.И. Маринин [52,53], В.Е. Шукшунов [32,33], Г.Б. Онищенко [51], В.М. Хуторецкий [50], Г.Г. Соколовский [54], Г.И. Прокофьев [55], Н.И. Бондарев [56], Г.Г. Лисовская [56],

А.С. Филатов [57], Ю.М. Файнберг [58], Н.Н. Дружинин [59], Ю.В. Щербина [60], и зарубежные ученые, такие как Rosato D. [1], Grove C. [1], Ikonomopoulos G. [61], Marchetti M. [61], Nazarov V. [62], Krut'ko P. [62], Farese, Frank B. [63], Lu H. [64], Wang Y.-Z. [64-67], Wang C. [64-67], Ren S.-L. [64,66,67], Zhang H. [68], Tang H. [68], Shi Y. [68,69], Hong Q. [69], Chen Z. [69], В.А. Рач [70] и другие.

Анализ показал, что, несмотря на выполненные исследования, вопросы создания и практического применения электротехнических систем (ЭТС) намоточных устройств изделий из КМ проработаны недостаточно. Отсутствует системная классификация изготавливаемых методом намотки изделий, что не позволяет обоснованно выбирать структуру ЭТС, ее состав с учетом специфики процессов, происходящих при намотке изделий.

ЭТС, применяемые в настоящее время в промышленности, не в полной мере соответствуют современным требованиям по точности отработки заданных законов силовой намотки при производстве композиционных изделий. Непосредственно применить эти системы натяжения для производства композиционных конструкций невозможно, потому что они не учитывают специфические особенности процесса намотки и выкладки изделий из КМ.

Решение задачи обеспечения заданного качества процесса регулирования натяжения композиционной ленты в широком диапазоне задаваемых уровней для различных изделий требует учета конструктивных особенностей лентопротяжного тракта оборудования. Для этого необходимо разработать математическую модель упругой ленты, которая учитывала бы специфические особенности намотки современных изделий из композиционных материалов. Особенностью ЭТС натяжения является то, что к ним предъявляются жесткие требования в отношении режимов пуска оборудования, так как в это время может произойти нарушение структуры наматываемого изделия.

До настоящего времени при проектировании намоточного оборудования натяжное устройство выбиралось без учета специфических особенностей самого натяжного устройства и геометрии наматываемого изделия. Недостаточно полно было разработано математическое описание натяжных устройств, не было исследовано влияние процесса намотки на величину статического момента, возникающего на валу привода, связанного с натяжным устройством. Зависимость угла охвата лентой от угла поворота исполнительного механизма или перемещения ролика этого механизма также не была определена.

Поэтому необходимо выполнить анализ наиболее распространенных натяжных устройств, используемых при намотке изделий из "мокрого" композиционного материала, разработать их математические модели, а также сформулировать рекомендации по выбору натяжных устройств.

Характерными особенностями рассматриваемого технологического оборудования являются нелинейность математической модели объекта управления (ОУ), нестационарность параметров, многосвязность, цикличность работы оборудования.

Нестационарность ОУ обусловлена рядом факторов: применением при изготовлении изделий нескольких типов лент, имеющих разные модули упругости и площади поперечного сечения; в процессе укладки на оправку композиционная лента может нагреваться, что меняет ее физико-механические свойства; возможностью намотки на одном оборудовании на одном оборудовании различных как по размерам, так и по форме изделий; изменением радиуса намотки изготавливаемого изделия, скорости движения композиционного материала и момента инерции изготавливаемого изделия. Ряд коэффициентов, в том числе коэффициент вязкого трения (при "мокрой" намотке), зависят от многих факторов: натяжения ленты; температуры материала в зоне контакта, скорости движения композиционной ленты. Зависимость эта нелинейная и нестационарная.

Поскольку форма изготавливаемых изделий, в конечном счете, определяет выбор метода синтеза ЭТС намоточного оборудования, необходимо учитывать два случая:

- намотки изделий цилиндрической формы;

- намотки изделий сложной формы ("Шар", "Кокон", "Призма" и т. п.).

Форма изделий рассматривается с позиции влияния ее на работу ЭТС

натяжения, выбора методов анализа и синтеза, которые используются при разработке ЭТС натяжения.

В первом случае, при синтезе ЭТС натяжения используется линеаризованная методом малых отклонений математическая модель ОУ. Линеаризация производится при "замороженных" коэффициентах дифференциальных уравнений. Как показали исследования, проведенные в работе, линеаризация указанным методом дает большие ошибки при работе ЭТС в реальных условиях, так как в процессе намотки или выкладки изменяются натяжение, скорость движения композиционного материала и другие технологические параметры намотки. Это необходимо учитывать при синтезе регуляторов систем управления электроприводами.

Во втором случае, при изготовлении изделий сложной формы, кроме перечисленного ранее, радиус намотки, длина зоны деформации композиционного материала изменяются быстро и в широких пределах. Данное обстоятельство существенно усложняет техническую реализацию ЭТС. В данном случае целесообразно использовать текущую идентификацию параметров ОУ и адаптивные регуляторы.

Повышение уровня требований к качеству наматываемых изделий приводит к необходимости создания перспективных ЭТС натяжения, которые учитывают специфические свойства процесса намотки и выкладки композиционных изделий.

Данная работа посвящена проблеме создания электротехнических систем и комплексов при намотке и выкладке изделий из композиционных материалов.

Объектом исследования являются электротехнические системы и комплексы, используемые при намотке и выкладке различных изделий из композиционных материалов.

Предметом исследования являются методологии расчета, анализа и синтеза ЭТС, используемые для создания натяжения композиционного материала при намотке и выкладке различных изделий.

Цель диссертационной работы - повышение качества изготавливаемых изделий благодаря разработке методологии электротехнических систем регулирования натяжения при намотке и выкладке изделий из композиционных материалов, учитывающей особенности технологического процесса стадии формообразования конструкций из композиционных материалов и на ее основе созданию современных ЭТС натяжения КМ, позволяющих не менее чем в два раза уменьшить отклонения натяжения от заданного значения.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проанализированы наматываемые изделия с точки зрения их влияния на процесс работы ЭТС натяжения, выполнена классификация наматываемых изделий по степени этого влияния;

- рассмотрено и оценено влияние натяжения на качественные характеристики изделий из композиционных материалов, сформулированы и обоснованы требования к ЭТС натяжных устройств по точности отработки заданных программ намотки;

- разработана математическая модель нелинейного и нестационарного объекта управления с учетом упругих характеристик используемого композиционного материала и особенностей конструкций, наматываемых и выкладывемых изделий;

- получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать мощность электропривода ЭТС исходя из заданных характеристик системы регулирования натяжения;

- для различных вариантов используемых натяжных устройств получены аналитические выражения, описывающие натяжные устройства, и предложены рекомендации по созданию ЭТС натяжных устройств;

- разработан метод синтеза ЭТС устройств намотки и выкладки изделий различной формы сложности из композиционных материалов;

- разработаны технические решения и рекомендации по созданию систем управления электроприводами при изготовлении композиционных изделий различной формы сложности.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы теории электропривода, систем автоматического управления, вычислительной математики, методы теории планирования экспериментов, численные методы решения систем нелинейных дифференциальных уравнения, метод конечных элементов, программные продукты системы МаЛаЬ.

Достоверность полученных результатов работы подтверждается: аналитическим выводом дифференциальных и интегральных уравнений, описывающих процесс намотки; применением надежного математического аппарата; использованием проверенных взаимодействий инструментов и материалов; проведенными испытаниями разработанных электротехнических систем натяжения композиционной ленты.

Выводы, сделанные по результатам работы, являются достоверными, научные положения аргументированными и прошли апробацию на международных и всероссийских научных конференциях.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые разработана системная классификация наматываемых изделий в зависимости от их геометрии и требований, предъявляемых к условиям их эксплуатации, диапазона и скорости изменения параметров в процессе намотки, которая позволяет обоснованно осуществлять выбор ЭТС управления процессом намотки (соответствует области исследования п.1 паспорта специальности).

2. Разработано математическое описание упругой композиционной ленты, которое в отличие от существующих учитывает изменение параметров в процессе намотки изделий сложной геометрической формы, что позволяет использовать его для анализа процессов, происходящих в ЭТС натяжения (соответствует области исследования п.1 паспорта специальности).

3. Разработаны оригинальные математические модели ЭТС натяжения композиционной ленты, которые отличаются тем, что учитывают специфику намотки изделий из композиционных материалов и позволяют использовать их при анализе и синтезе ЭТС натяжения, что повышает точность отработки системой управления заданных законов намотки (соответствует области исследования п.1 паспорта специальности).

4. Впервые предложена оригинальная методика выбора мощности привода натяжных устройств с учетом геометрии наматываемых или выкладываемых изделий, что позволяет обоснованно выбирать тип и мощность привода (соответствует области исследования п.2 паспорта специальности).

5. Предложены и обоснованы рациональные структуры ЭТС, используемых при намотке и выкладке изделий из композиционных материалов, отличающиеся тем, что позволяют обеспечить заданную точность поддержания натяжения наматываемого материала, сократить время, затрачиваемое на проектирование и наладку систем регулирования натяжения (соответствует области исследования п.3 паспорта специальности).

6. Разработан метод синтеза электротехнических систем натяжения устройств намотки и выкладки изделий сложной формы, отличающийся учетом изменения параметров объекта управления в процессе намотки, что обеспечивает высокие технические характеристики проектируемых и модернизируемых ЭТС натяжения и выкладки, позволяет определять рациональные алгоритмы управления для различных условий эксплуатации (соответствует области исследования п.3 паспорта специальности). Метод включает в себя:

- методику синтеза робастной ЭТС натяжения, позволяющую синтезировать ЭТС натяжения для намотки изделий простой геометрической формы с невысокими требованиями к точности поддержания заданных законов намотки (соответствует области исследования п.3 паспорта специальности);

- методику синтеза адаптивных ЭТС натяжения при намотке изделий сложной геометрической формы и изменении параметров объекта управления в широких пределах (соответствует области исследования п.3 паспорта специальности);

- методику синтеза электротехнических систем регулирования натяжения устройств намотки изделий сложной формы, отличающаяся тем, что учитывает быстрые изменения параметров объекта управления в процессе намотки (соответствует области исследования п.3 паспорта специальности).

Достоверность сформулированных научных положений и выводов подтверждена следующим: аналитическим выводом дифференциальных и интегральных уравнений, описывающих процесс намотки; корректным применением математического аппарата; использованием проверенных взаимодействий инструментов и материалов; проведенными испытаниями разработанных систем управления натяжением композиционной ленты.

Практическая ценность работы.

В процессе выполнения работы получены следующие результаты, имеющие практическую значимость:

- методика выбора мощности привода натяжных устройств, реализованная при модернизации намоточного станка КУ-421М для изготовления Силовой оболочки корпуса ВПхО системы РБАС РН «Союз-5» 374СА11.10.00.110 (АЕВ 02101.13080);

- адаптивные ЭТС натяжения, учитывающие форму наматываемых изделий, реализованы при модернизации намоточного станка КУ-479ФЗ для изготовления Силовой оболочки корпуса соединительного отсека 18СП3927.00.000, 18СП3928.00.000 (АЕВ 02101.13826, АЕВ 02101.13829);

- технические предложения и схемные решения для реализации ЭТС натяжения композиционной ленты реализованы при модернизации намоточного станка КУ-489ФЗ для изготовления Силовой оболочки корпуса ОРД системы РБАС РН «Союз-5» 374СА11.01.10.000 (АЕВ 02101.11009, АЕВ 02101.11.300) и Силовой оболочки корпуса УРД системы РБАС РН «Союз-5» 374СА11.02.02.000 (АЕВ 02101.10977);

- метод синтеза ЭТС регулирования натяжения при намотке изделий различной формы реализован при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами при изготовлении опытных образцов и в мелкосерийном производстве ряда изделий, а также для модернизации автоматизированной линии по ламинированию Lamitex-1400/60 при изготовлении синтетического полотна в серийном производстве.

Эффективность разработанных технических решений подтверждена АО «ЦНИИСМ», г. Хотьково, Московской обл., ООО фирма «Пластик Энтерпрайз», г. Новочеркасск, Ростовской обл., ООО «Дон-Тек», г. Шахты, Ростовской обл.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения заключается в улучшении качества наматываемых изделий, уменьшении расхода материала на их изготовление, уменьшении брака изделий.

Практическим результатом работы, внедренным в учебный процесс, является курс лекций по дисциплине "Автоматизированные электромеханические системы", читаемый обучающимся 2-го курса магистратуры по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника».

Научные результаты, выносимые на защиту:

- системная классификация изготавливаемых методом намотки изделий на классы и подклассы в зависимости от требований, предъявляемых к ним по условиям эксплуатации и по геометрической форме изделия, что позволяет обоснованно определять структуру и состав автоматических систем регулирования натяжения композиционных лент;

- математические модели ЭТС при намотке изделий из композиционной ленты, которые, описывают динамические процессы, при изготовлении как простых ("Цилиндр", «Конус"), так и сложных ("Призма", "Кокон", "Шар") изделий;

- методика выбора мощности привода натяжных устройств, учитывающая динамические моменты, возникающие в электроприводе, при намотке композиционных изделий;

- метод синтеза систем ЭТС натяжения композиционной ленты при изготовлении изделий различной формы:

- методика синтеза систем регулирования натяжения при намотке изделий "Цилиндр" и "Конус" из композиционной ленты, с невысокими требованиями к точности поддержания параметров регулирования;

- методика синтеза систем регулирования при намотке изделий "Кокон", «Шар" с текущей идентификацией параметров объекта управления, адаптацией регулятора системы;

- методика синтеза регулятора при намотке изделий сложной формы с прогнозом состояния системы с учетом быстрых, изменений параметров объекта управления в процессе намотки.

Реализация результатов работы. Основные научные положения, инженерные методики и рекомендации диссертационной работы внедрены на ряде предприятий, а также в учебном процессе ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова в виде курса лекций:

1) в 2022 году в АО «ЦНИИСМ» (г. Хотьков, Московская обл.) на намоточных станках КУ-489Ф3 (технические предложения и схемные решения для реализации ЭТС натяжения композиционной ленты), КУ-421М (методика выбора мощности привода натяжных устройств, позволяющая обоснованно выбирать привод, и в конечном итоге повысить точность отработки заданных законов намотки реализована при модернизации намоточного станка), КУ-479Ф3 (адаптивные ЭТС натяжения, учитывающие

форму наматываемых изделий реализованы при модернизации намоточного станка при изготовлении конструкций для ракеты носителя «Союз-5»);

2) в 2022 году в ООО «Фирма «Пластик Энтерпрайс» при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами при изготовлении опытных образцов и в мелкосерийном производстве ряда изделий;

3) в 2023 году в ООО «Дон-Тек» для модернизации автоматизированной линии по ламинированию Lamitex-1400/60 при изготовлении синтетического полотна в серийном производстве;

4) практическим результатом работы, внедренным в учебный процесс, является курс лекций по дисциплине "Автоматизированные электромеханические системы", читаемый обучающимся 2-го курса магистратуры по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника».

Ожидаемый экономический эффект от внедрения заключается в улучшении качества наматываемых изделий, уменьшении расхода материала на их изготовление, уменьшении брака изделий.

Акты внедрения результатов диссертационной работы приведены в Приложениях А, Б.

Публикации. По теме диссертации опубликованы лично и в соавторстве 43 печатных работ, в том числе, 10 статей опубликованы, в рецензируемых научных изданиях, включенных в перечень Министерства науки и высшего образования РФ для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора наук, 1 патент РФ на полезную модель, 10 статей проиндексированы в Web of Science и SCOPUS.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Микитинский Александр Петрович, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Росато, Д. В. Намотка стеклонитью / Д. В. Росато, К. С. Грове. - Москва : Машиностроение, 1969. - 310 с.

2. Композиционные материалы : справочник/ В. В. Васильев, В. Д. Протасов, В. В. Болотин [и др.] ; под общей ред. В. В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. - Москва : Машиностроение, 1990. - 512 с.

3. Головкин, Г. С. Научные основы производства изделий из термопластиковых матералов : монография / Г. С. Головкин, В. П. Дмитриенко. - Москва : НИЦ Енфра-М, 2016. - 477 с.

4. Боголюбов, В. С. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении / В. С. Боголюбов, А. Ю. Братухин, О. С. Сироткин. - Москва : Готика, 2003. - 515 с.

5. Композиционные материалы в конструкции летательных аппаратов : сборник статей : пер. с англ. / под. ред. А. Л. Абибов. - Москва : Машиностроение, 1975. - 272 с.

6. Нильсен Л. Механические свойства полимеров и полимерных композиций / Л. Нильсен. - Москва : Химия, 1978. - 312 с.

7. Промышленные полимерные композиционные материалы / М. Ричардсон, Д. Филлипс, Б. Харрис [и др.] ; под ред. М. Ричардсона. - Москва : Химия, 1980. - 472 с.

8. Болотин, В. В. Механика многослойных конструкций / В. В. Болотин, Ю. Н. Новичков. - Москва : Машиностроение, 1980. - 375 с.

9. Образцов, И. Ф. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов / И. Ф. Образцов, В. В. Васильев, В. А. Бунаков. - Москва : Машиностроение, 1977. - 144 с.

10. Комков, М. А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения: учебное пособие / М. А. Комков, В. А. Тарасов. - Москва : Изд во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. - 431 с.

11. Цыплаков, О. Г. Основы формирования стеклопластиковых оболочек / О. Г. Цыплаков. - Москва : Машиностроение, 1968. - 176 с.

12. Справочник по композиционным материалам : в 2-х кн.; кн. 2 / под ред. Дж. Любина ; Б. Э Геллера ; пер. с англ. А. Б. Геллера [и др.] - Москва : Машиностроение, 1988 . - 584 с.

13. Антипов, Ю. В. Полимерные композиционные материалы. Технологии и применение / Ю. В. Антипов, А. А. Кульков, Н. В. Пименов // Высокомолекулярные соединения. Серия С. - 2016. - Т. 58, № 1. - С. 29-41.

14. Каблов, Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года / Е. Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. - 2015. - №1 (34). - С. 3-33.

15. Каблов, Е. Н. Композиты: сегодня и завтра / Е. Н. Каблов // Металлы Евразии. - 2015. - №1. - С. 36-39.

16. Раскутин, А. Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях / А. Е. Раскутин // Авиационные материалы и технологии. - 2017. - № S. - С. 349-367.

17. Башаров, Е. А. Анализ применения композиционных материалов в конструкции планеров вертолетов / Е. А. Башаров, А. Ю. Вагин // Труды МАИ. - 2017. - № 92. - С. 1-33.

18. Технология производства и диагностика качества композитных конструкций ракетно-космической техники. Создание конструкций из волокнистых композиционных материалов : учебное пособие / М. А. Комков, С. В. Бочкарев, А. Л. Галиновский [и др.] ; под ред. М. А. Комкова, А. Л. Галиновского. - Старый Оскол : ТНТ, 2020. - 344 с.

19. Полимерные композиционные материалы в конструкциях летательных аппаратов» / Г. М. Гуняев, В. В. Кривонос, А. Ф. Румянцев [и др.] // Конверсия в машиностроении. - 2004. - № 4. - С. 65-69.

20. Технология вертолетостроения. Технология производства лопастей вертолетов и авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов / Б. Н. Слюсарь, М. Б. Флек, Е. С. Гольдберг [и др.] - Ростов н/Д : изд-во ЮНФ РАН, 2006. - 230 с.

21. Алсаид, М. Обоснование применения многослойных композиционных материалов в судостроении / М. Алсаид, А. Саламех // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2019. - № 2. - С. 37-47.

22. Сидорова, В. В. Применение композитных материалов в нефтегазовой промышленности / В. В. Сидорова // Гидравлические машины и системы транспортировки нефти и газа : сб. науч. тр. - Воронеж, 2019. - Вып. 7. -С. 84-91.

23. Любин, Е. А. Применение композитных трубопроводов в нефтегазовой промышленности / Е. А. Любин, Д. С. Густов // Инженер-нефтяник. - 2016. -№ 1. - С. 72-78.

24. Об одной возможности изготовления роторов высокоскоростных электрогенераторов с постоянными магнитами / П. Г. Колпахчьян, Б. Н. Лобов, И. В. Русакевич [и др.] // X Международная конференция по автоматизированному электроприводу АЭП 2018 : материалы конф., г. Новочеркасск, 3-6 окт. 2018 г. - Новочеркасск : Лик, 2018. - С. 14-19.

25. The Production Possibility of Permanent Magnet High Speed Electric Generator Rotors // P. G. Kolpakhchyan, B. N. Lobov, A. P. Mikitinskiy [and others] // X International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS) : Conference Proceedings, 3-6 Oct. 2018, Novocherkassk, Russia [Электронный ресурс] / Moscow Power Engineering Institute; Platov South-Russian Polytechnic University (NPI). - Novocherkassk : IEEE, 2018. - 5 с. - URL : https://ieeexplore.ieee.org/document/8571423.

26. Каблов, Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года / Е. Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. - 2012. - № 5. - С. 7-17.

27. Материалы сайта ВИАМ : Стратегия направления развития материалов и технологий их переработки до 2030 года. Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов. - URL : https://viam.ru/binder.

28. Материалы сайта ВИАМ : Протокол № 27 пр. ВПК (НТС) от 02.12.2011 научно-технического совета Военно-промышленной комиссии при Правительстве Российской Федерации. - URL : https ://viam.ru/strategic_directions.

29. Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. N 328 "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности". - URL : http ://gov. garant.ru/SESSION/PILOT/main.htm.

30. Сайт Data.gov.ru (открытые данные России) : Сведения о региональных программах внедрения композиционных материалов в Российской Федерации. - URL : https://data.gov.ru/opendata/7705596339-compositematerials.

31. Сайт Правительства России : О внедрении композиционных материалов, конструкций и изделий из них. Работа правительства в цифрах и фактах 2 августа 2015 года. - URL : http://government.ru/info/19244/.

32. Автоматизированные системы управления намоточными станками / В. Е. Шукшунов, В. Г. Жуковский, А. И. Евченко [и др.]. - Москва : Машиностроение, 1985. - 207 с.

33. Автоматизация процесса формирования ориентированного стеклопластика / В. Е. Шукшунов, Е. И. Фандеев, В. В. Михайлов [и др.]. -Орджоникидзе : Ир, 1969. - 112 с.

34. Болотин, В. В. Влияние технологических факторов на механическую надежность конструкций из композитов / В. В. Болотин // Механика полимеров. 1972. - № 3. - С. 529-540.

35. Технологические факторы и их влияние на качество изделий из композитов, изготовляемых методом намотки // Ю. В. Василевич, К. А.

Горелый, С. В. Сахоненко [и др.] // Актуальные вопросы машиноведения. -2015. - Т. 4. - С. 194-196.

36. Микитинский, А. П. Управление качеством изделий из композиционных материалов на основе программированной силовой намотки // А. П. Микитинский, Г. Г. Лисовская, Н. П. Тишкин // Известия Северо-Кавказского научного центра высшей школы. Технические науки. - 1983. - № 1. - С. 25-29.

37. Двирный, В. В. Исследование влияния усилия натяжения углеродного волокна при намотке / В. В. Двирный, О. А. Исеева, Е. Г. Пацков // Материалы XIX Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 55-летию Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева (10-14 нояб. 2015, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2015. -Ч. 1. - С. 101-102.

38. Армированные пластики - современные конструкционные материалы / Э. С. Зеленский, А. М. Куперман, Ю. А. Горбаткина [и др.] // Российский химический журнал. - 2001. - Т. 45, № 2. - С. 56-74.

39. Гуменников, В. В. Исследование силы натяжения в нитях при продольной намотке изделий из композитов / В. В. Гуменников, Я. С. Карпов // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии : сб. науч. тр. / Харьков : Нац. аэрокосм. ун-т «ХАИ», 2013. - Вып. 59. - С. 89-95.

40. Захарычев, С. П. Влияние технологических условий намотки на свойства полимерных композиционных материалов / С. П. Захарычев, В. А. Иванов // Вестник ТОГУ. - Хабаровск : Изд-во ТОГУ. - 2010. - № 1 (16). - С. 55-64.

41. Болотин, В. В. Анализ технологических напряжений в намоточных изделиях из композитов на протяжении всего процесса изготовления / В. В. Болотин, А. Н. Воронцов, Р. Х. Мурзаханов // Механика композитных материалов. - 1980. - № 3. - С. 500-508.

42. Применение дискретной модели намоточных изделий к задачам определения остаточных напряжений и синтеза закона управлением натяжения / Г. В. Воронцов, Н. П. Тишкин, Г. Г. Лисовская [и др.] // Известия

Северо-Кавказского научного центра высшей школы. Технические науки. -1982. - № 1. - С. 32-35.

43. Воронцов, Г. В. О задаче оптимизации остаточных напряжений в цилиндрических оболочках из композитного материала / Г. В. Воронцов, Г. Г. Лисовская, А. П. Микитинский / Исследование по расчету пластин и оболочек : межвуз. сб. науч. тр. - Ростов-на-Дону, 1982. - С. 31-41.

44. Лисовская, Г. Г. Обоснование законов силовой намотки изделий из композитных материалов и требований к точности САР / Г. Г. Лисовская, А. П. Микитинский, Д. А. Пятницын. - Депонировано ЦНИИНТИ 1983, № ДР-338.

45. Воронцов, Г. В. Расчет программ силовой намотки бобин из стеклопластиковых материалов // Г. В. Воронцов, А. П. Микитинский, Г. Г. Лисовская. - Технические средства и системы контроля и управления объектами повышенной ответственности : межвуз. сб. науч. тр. -Новочеркасск, 1982. - С. 91-102.

46. Глушко, К.С. Расчет композитных оболочек вращения, комбинированных сосудов давления и резервуаров http://conf.nsc.ru/files/conferences/ ym2012/fulltext/141350/141351/ym2012_article_GolushkoKS .pdf.

47. Рассудов, Л. Н. Алгоритмизация управления рабочими органами намоточных станков для производства стеклопластиковых оболочек / Л. Н. Рассудов, В. Н. Мядзель, С. Г. Мамаев // Механикаполимеров. - 1977. - № 1. -С. 30-34.

48. Рыбников, С. И. Автоматическое управление намоткой / С. И. Рыбников. - Москва : Энергия, 1972. - 112 с.

49. Иванов, Г. М. Электропривод в химической и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности / Г. М. Иванов, А. Г. Иванов // Московский гос. индустриальный ун-т. - Москва : МГИУ, 2008. - 474 с.

50. Иванов, Г. М. Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока / Г. М. Иванов, Г. М. Левин, В. М. Хуторецкий ; под ред. Г. М. Иванова. - Москва : Энергия, 1978. - 160 с.

51. Иванов, Г. М. Автоматизированный электропривод в химической промышленности / Г. М. Иванов, Г. Б. Онищенко. - Москва : Машиностроение. 1975. - 312 с.

52. Маринин, В. И. Разработка системы автоматизированной подготовки управляющих программ для намоточных станков / В. И. Маринин, Д. Н. Князев, А. Б. Миткевич // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ). Корпоративные нано-и CALS-технологии в наукоемких отраслях промышленности : тр. 4 -й Междунар. конф., 26-29 апр. 2005 г., г. Москва, Россия. - Москва : Знание, 2006. - С. 537-540.

53. Система автоматизированной технологической подготовки производства оболочек вращения из композиционных материалов методом намотки / В. И. Маринин, Д. Н. Князев, С. М. Журихин [и др.] // Металлургия, Машиностроение. Станкоинструмент - 2006: в рамках промышленного конгресса Юга России : сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. "Современные тенденции развития металлургической, машиностроительной и станкоинструментальной промышленности", г. Ростов-на-Дону, 6-8 сент. 2006 г. / Выстав. центр "ВертоЭкспо". - Ростов н/Д, 2006. - С. 2:27-2:29.

54. Борцов, Ю. А. Автоматизированный электропривод с упругими связями / Ю. А. Борцов, Г. Г. Соколовский. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб. : Энергратомиздат. Санкт-Петербург. отд-ние, 1992. - 288 с.

55. Прокофьев, Г. И. Автоматизированная технология формообразования анизотропных конструкций из волокнистых композиционных материалов

[Текст] : дис. ... докт. техн. наук : 05.13.07 / Прокофьев Геннадий Иванович. -Санкт-Петербург, 1998. - 258 с.

56. Электромеханические системы и управления натяжением ленточных материалов / Н. И. Бондарев, Г. Г. Лисовская, В. В. Михайлов [и др.]. - Москва : Энергия, 1980. - 97 с.

57. Филатов, А. С. Автоматизированный электропривод реверсивных станов холодной прокатки тонкой и тончайшей лент и полос [Текст] : дис. ... докт. техн. наук / Филатов Алексей Сергеевич. - Москва, 1970. - 287 с.

58. Файнберг, Ю. М. Авторегулирование при холодной прокатке / Ю. М. Файнберг. - Харьков : Металлургиздат, 1960. - 189 с.

59. Дружинин, Н. Н. Непрерывные станы как объект автоматизации / Н. Н. Дружинин. - Москва : Металлургия, 1975. - 336 с.

60. Щербина, Ю. В. Методология исследования и проектирования автоматизированных систем управления в рулонных печатных машинах [Текст] : дис. ... докт. техн. наук. : 05.13.06. / Щербина Юрий Владимирович. - Москва, 2010. - 315 с.

61. Ikonomopoulos, G. Filament winding technology: a numerical simulation and experimental validation of the winding and curing phase Computer Aided Design in Composite Material Technology / G. Ikonomopoulos , M. Marchetti // Science and Engineering of Composite Materials. - 1998. - № 7 (3). - P. 215-222.

62. Nazarov, V. V. Automatic control of tension of composite material forced winding / V. V. Nazarov, P. D. Krut'ko // Problemy Prochnosti i Nadezhnos'ti Mashin. - 1992. - № 2. - P. 92-99.

63. Farese, Frank B. Controlling precision winders with clutches and brakes / Farese, Frank B. // Power transmission design. - 1998. - № 30 (10). - P. 25-27.

64. Development of PLC-based tension control system / Ren S.-L., Lu H., Wang Y.-Z. [and others] // Chinese Journal of Aeronautics. - 2007. - № 20 (3). - P. 266271.

65. Research on precision tension control system based on neural network / Wang C., Wang Y., Yang R. [and others] // IEEE Transactions on Industrial Electronics. -2004. - № 51 (2). - P. 381-386.

66. A new fiber winding precisiong tension control system / Ren S.-L., Lai Y.-N., Wang, Y.-Z. [and others] // Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Automation and Logistics, ICAL 2009. - 2009. - P. 233-236.

67. Fiber winding precision tension fuzzy control system / Ren S.-L., Lai Y.-N., Wang Y.-Z. [and others] // Advanced Materials Research. - 2010. - Vol. 129-131. -P. 370-375.

68. Zhang, H. Precision tension control technology of composite fiber tape winding molding / H. Zhang, H. Tang, Y. Shi // Journal of Thermoplastic Composite Materials. - 2018. - № 31(7). - P. 925-945.

69. Hong, Q. Dynamics Modeling and Tension Control of Composites Winding System Based on ASMC / Q. Hong, Y. Shi, Z. Chen // IEEE Access. - 2020. - Vol. 8. - P. 102795-102810 .

70. Рач, В. А. Создание корпусов малогабаритных РДТТ одноразового и кратковременного действия из армированных пластиков [Текст] : автореф. дис. ... докт. техн. наук : 05.07.04 / Рач Валентин Анатольевич. - Харьков, 1992. - 42 с.

71. Микитинский, А.П. К синтезу электропривода с упругостью второго рода [Электронный ресурс] / А. П. Микитинский // Научные труды КубГТУ : электронный сетевой политематический журнал. - 2023. - № 5. - С. 108-122. -URL : https://ntk.kubstu.ru/data/mc/0102/4702.pdf.

72. Официальный сайт компании Hengshui Snowate Environmental Technology Co., Ltd. - URL : https://www.membranehousing.org/.

73. Окольникова, Г. Э. Использование углеродного волокна в конструкциях ветровых электростанций / Г. Э. Окольникова, Д. А. Бронников, Н. И. Щедрин // Системные технологии. - 2018. - № 27. - С. 60-63.

74. Официальный сайт компании Ракеты и композиты. - URL : http://k-blog.ru/rakety-i-kompozity/.

75. Официальный сайт компании NASA. - URL : https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2014/14-043.html.

76. Официальный сайт Савеловского машиностроительного завода в составе Управляющей компании группы СТАН. - URL : www.stnki-katalog.ru.

77. Устройство УПЛ-2М для измерения и регулирования натяжения ленточного материала : информ. листок Ростовского ЦНТИ №3-74 / Г. Г.

Лисовская, Н. Я. Рябенко, В. П. Письменный и др. - Ростов-на-Дону, 1974. -4 с.

78. Микитинский, А. П. Система автоматического регулирования натяжения намотки САРН-2: информ. листок Ростовского ЦНТИ / А. П. Микитинский, В. П. Бобрешов, Д. А. Пятницын. - Ростов-на-Дона, 1978.

79. Микитинский, А. П. Средства контроля и управления натяжением / А. П. Микитинский, Г. Г. Лисовская, В. В. Мартынов // Технические средства и системы контроля и управления объектами повышенной ответственности. - Новочеркасск, 1981. - С. 53-68.

80. А.с. 583220 СССР. Исполнительный механизм регулятора натяжения нити / А. П. Микитинский. - № 2124056 ; заявл. 14.04.1975 ; опубл. 15.08.1977, Бюл. № 45.

81. А.с. 765421 СССР. МПК D03D49/12 Исполнительный механизм регулятора натяжения нити / А. П. Микитинский, А. С. Монченко, Г. Г. Лисовская. - № 2689933/28 ; заявл. 30.11.78 ; опубл. 23.09.1980, Бюл. № 35.

82. Гусев, Ю. А. Особенности препрегов для автоматизированной выкладки методами ATL и AFP / Ю. А. Гусев, А. В. Борщев, А. В. Хрульков // Электронный научный журнал «ТРУДЫ ВИАМ». - 2012. - № 3. - С. 2-13.

83. Grimshaw, M. N. Advanced technology tape laying for affordable manufacturing of large composite structures / M. N. Grimshaw, C. G. Grant, J. M. L. Diaz // 46-th International SAMPE Symposium and Exhibition (Proceedings). -2001. - P. 2484-2494.

84. Официальный сайт фирмы Coriolis. - URL : https://www.coriolis-composites.com/industries/aerospace/.

85. Официальный сайт фирмы Microsam. - URL : https://mikrosam.com/new/article/ru/avtomatizirovanna-vkladka-volokon-afp/.

86. Официальный сайт фирмы M-Torres. - URL : https://www.mtorres.es/en/communication/news/latest-technological-developments-mtorres-le-bourget-2017.

87. Официальный сайт фирмы Elecroimpact. - URL : https://www.electroimpact.com/Products/Robots/Overview.aspx.

88. Официальный сайт фирмы Ingersoll. - URL : https://en.machinetools.camozzi.com/products/fiber-placement-machines/all-products/robotic-fiber-placement.kl.

89. Каталог продукции ООО "НПП ВИУС". - URL : http://nppvius.ru/ru/katalog/namotochnoe-oborudovanie/.

90. Микитинский, А. П. Автоматизация процесса изготовления препрега на ленточной установке / А. П. Микитинский, А. А. Завалий // Перспективы развития технических наук : сб. науч. тр. по итогам Междунар. науч.-практ. конф., г. Челябинск, 11 июля 2016 г. / Инновационный центр развития образования и науки. - Челябинск, 2016. - Вып. 3. - С. 63 - 70.

91. Харитонова, Ю.Ю. Методика прогнозирования качества изготовления стеклопластиковых оболочек методом намотки [Текст] : дис. ... канд. техн. наук. : 05.13.01. / Харитонова Юлия Юрьевна. - Ижевск, 2017. - 195 с.

92. Deng, B. Modeling and optimizing the composite prepreg tape winding process based on grey relational analysis coupled with BP neural network and bat algorithm / B. Deng, Y. Shi // Nanoscale Research Letters. - 2019. - Vol. 14 - № 1. - P. 296.

93. Multi-response optimization of T300/epoxy prepreg tape-wound cylinder by grey relational analysis coupled with the response surface method / C. Kang, Y. Shi, X. He, T. Yu. [and others] // Materials Research Express. - 2017. - Vol. 4. - №. 9. -Article number 095301.

94. Optimization of parameter ranges for composite tape winding process based on sensitivity analysis / T. Yu, Y. Shi, X. He [and others] // Applied Composite Materials. -2017. - Vol. 24. - №. 4. - P. 821-836.

95. Ильина, С. Т. Разработка и исследование системы автоматического регулирования натяжением основы на ткацких станках [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.13 / Ильина Светлана Тимофеевна. - Москва, 1973. - 166 c.

96. Малофеев, Р. М. Машины текстильного производства / Р. М. Малофеев, Ф. Ф. Светик. - Москва : Машиностоение, 2002. - 496 с.

97. Терентьев, В. И. Тенденции совершенствования современных ткацких машин / В. И. Терентьев, Б. Н. Смирнова // Текстильная промышленность. -2010. - № 2. - С. 8-10.

98. Оптимизация натяжения нитей на ткацких станках с микропрокладчиками : монография / О. А. Ортиков, Х. Ю. Расулов, Д. Н. Кадирова [и др.]. - Маврикий : LAP LAMBERT ACADEMIC PUBLISHING, 2017. - 224 с.

99. Приходько, И. Ю. Совокупное воздействие на толщину и плоскостность полос при холодной прокатке современными средствами регулирования / И. Ю. Приходько, А. М. Сафьян, В. С. Кущий // Производство проката. - 1999. -№ 2. - С. 41-46.

100. Храмшин, В. Р. Энергосберегающие тиристорные электроприводы прокатных станов : монография / В. Р. Храмшин. - Магнитогорск, из-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. - 180 с.

101. Храмшин, В. Р. Разработка и внедрение автоматизированных электроприводов и систем регулирования технологических параметров широкополосного стана горячей прокатки / В. Р. Храмшин // Вестник ИГЭУ. -2012. - № 6. - С. 100-104.

102. Определение энергетических характеристик натяжителя волокнистого материала на основе расширенной кинематической модели намоточного станка // Д. Н. Князев, Д. С. Андреев, И. Г. Семенченко [и др.] // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2017. - № 4. - С. 92-99.

103. Микитинский, А. П. К вопросу выбора мощности привода натяжных устройств из условия быстродействия / А. П. Микитинский, Н. И. Бондарев // Известия Северо-Кавказского научного центра высшей школы. Технические науки. - 1977. - № 3. - С. 53-56.

104. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. - Москва : Наука, 1975. - 768 с.

105. Соколов, Н. И. Аналитический метод синтеза систем автоматического регулирования / Н. И. Соколов. - Москва : Машиностроение, 1966. - 328 с.

106. Проектирование инвариантных следящих приводов : учебное пособие / В. Н. Яворский, А. А. Бессонов, А. И. Коротаев [и др.]. - Москва : Высшая школа, 1963. - 474 с.

107. Яворский, В. Н. Проектирование нелинейных следящих систем с тиристорным управлением исполнительным двигателем / В. Н. Яворский, В. И. Макшанов, В. П. Ермолин. - Ленинград : Энергия, Ленинградское отделение, 1978. - 208 с.

108. Kessler, C. Das simmetrische Optimum / C. Kessler. // Regelungstechnik. -1958. - № 11. - С. 393-400.

109. Kessler, C. Das simmetrische Optimum / C. Kessler. // Regelungstechnik. -1958. - № 12. - С. 432-436.

110. Kessler, C. Ein Beitrag zur Theorie mehrschleifiger Regelungen / C. Kessler. / Regelungstechnik. - 1960. - № 8. - С. 283-287.

111. Фишбейн, В. Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока / В. Г. Фишбейн. - Москва : Энергия, 1972. - 136 с.

112. Шестаков, В. М. Синтез последовательной коррекции в системах подчиненного регулирования электроприводов с упругими механическими передачами / В. М. Шестаков, Ю. М. Ишаков // Известия вузов. Энергетика. -1974. - № 3. - С. 39-45.

113. Щербина, Ю. В. Системы управления натяжением ленты в рулонных печатных машинах / Ю. В. Щербина // Вестник МГУП им. И. Федорова. - 2011. - № 1. - С. 221-237.

114. Елсуков, В. С. Структурно-параметрический синтез нелинейных систем управления с дифференциальными бинарно-операторными связями [Текст] : дис. ... докт. техн. наук. : 05.13.01 / Елсуков Владимир Сергеевич. -Новочеркасск, 2009. - 280 с.

115. Никитин, А. В. Параметрический синтез нелинейных систем автоматического управления : монография / А. В. Никитин, В. Ф. Шишлаков ; под ред. В. Ф. Шишлакова; СПбГУАП. - СПб., 2003. - 358 с.

116. Плешивцева, Ю. Э. Альтернансный метод структурно-параметрического синтеза каскадных систем автоматического управления / Ю. Э. Плешивцева, А. А. Афиногентов // Автометрия. - 2015. - Т. 51, № 5. -С. 17-26.

117. Егупов, Н. Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Синтез регуляторов систем автоматического управления : учебник : в 5 т. / Н. Д. Егупов, К. А. Пупков / МГТУ им. Баумана.

- 2 изд., перераб и доп. - Москва : изд-во МГТУ, 2004. - Т. 3. - 616 с.

118. Елсуков, В.С. Электромеханическая система натяжения при намотке изделий сложной геометрической формы из "сухого" композиционного материала / В. С. Елсуков, А. П. Микитинский, Б. Н. Лобов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2023. - Т. 192, № 1. - С. 43-50.

119. Микитинский А.П. Робастная система управления натяжением при намотке лонжеронов из "сухой" композиционной ленты / А.П. Микитинский, Б.Н. Лобов // Кибернетика энергетических систем : сб. материалов XLIV Междунар. науч.-техн. конф., г. Новочеркасск, 8-10 нояб. 2022 г. / Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГПУ (НПИ), 2023. -С. 463-475.

120. Бондарев, Н. И. Исследование чувствительности нелинейных систем к изменению параметров объекта регулирования : сб. науч. тр. / Н. И. Бондарев, В. А. Петраков / Новочеркасский политехн. ин-т. - Новочеркасск : НПИ, 1975.

- Т. 314 : Приборы и устройства автоматики. - С.16-19.

121. Лисовская, Г. Г. Вопросы разработки систем автоматического регулирования натяжных ленточных материалов / Г. Г. Лисовская, А. П. Микитинский // Известия Северо-Кавказского научного центра высшей школы Технические науки. - 1979. - № 2. - С. 29-33.

122. Бондарев, Н. И. Расчет автоматических систем с линеаризуемыми характеристиками, описываемыми дифференциальными уравнениями второго и третьего порядков : реферат / Н. И. Бондарев, А. П. Микитинский // Известия Вузов. Электромеханика. - 1976. - № 5. - С. 590.

123. Куо, Б. Теория и проектирование цифровых систем управления : пер. с англ. / Б. Куо. - Москва : Машиностоение, 1986. - 448 с.

124. Изерман, Р. Цифровые системы управления : пер. с англ. / Р. Изерман. -Москва : Мир, 1984. - 541 с.

125. Стрейц, В. Методы пространства состояния в теории дискретных линейных систем управления : пер. с англ. / В. Стрейц ; под ред. Я. З.Цыпкина. - Москва : Наука, 1985. - 296 с.

126. Иовенко, В. В. Введение в теорию упругости: учебное пособие / В. В. Иовенко / Тихоокеанский государственный университет. - Хабаровск : Изд-во ТГУ, 2017 - 200 с.

127. Стружанов, В. В. Теория упругости: основные положения : учебное пособие / В. В. Стружанов, Н. В. Бурмашева ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. - Екатеринбург : Изд-во Урал. унта, 2019. - 204 с.

128. Микитинский, А. П. Линеаризация математической модели механизма намотки гибких материалов / А. П. Микитинский, В. И. Пашковский / Деп. в ЦНИИНТИ, № ДР-396.

129. Холоденко, Н. О. Решение задачи математического описания упругой ленты как объекта управления при намотке тел вращения сложной геометрической формы / Н. О. Холоденко, А. П. Микитинский // Экономика, наука и образование в XXI веке: материалы III Регион. науч.-практ. конф. ученых, студентов и аспирантов (24-25 марта 2011 г., г. Шахты) -Новочеркасск : Лик, 2011. - С. 376-380.

130. Упругодиссипативные свойства электропривода натяжного устройства станков для изготовления изделий из композиционных материалов / А. П. Микитинский, О. А. Кравченко, Б. Н. Лобов, Д. Ю. Богданов, Ю. С. Кленин //

Электротехнические системы и комплексы. - 2024. - № 1(62). - С. 4-10. - URL : https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-1(62)-4-10.

131. Микитинский, А. П. Математическая модель лентопротяжного тракта станка для намотки изделий из композиционных материалов / А. П. Микитинский // Известия вузов. Электромеханика. - 2016. - № 1. - С. 62-66.

132. Микитинский, А. П. Математическая модель лентопротяжного тракта станка для "мокрой" намотки изделий из композиционных материалов = Mathematical model of wet-filament winding machine tape path / А. П. Микитинский // АЭП-2016: труды IX Междунар. (XX Всерос.) конф. по автоматизированному электроприводу, г. Пермь, 3-7 окт. 2016 г. / Пермский нац. исследов. политехн. ун-т=[Х International (XX All-Russian) Conference on Power Drives Systems, (ICPDS 2016) : Conference Proceedings, Perm; Russian Federation; 3 October 2016 through 7 October 2016. - Пермь: изд-во ПНИПУ, 2016. - С. 447-450.

133. Александров, М. П. Тормозные устройства : справочник / М. П. Александров, А. Г. Лысяков, М. В. Новожилов; под общ. ред. М. П. Александрова. - Москва : Машиностроение, 1978. - 152 с.

134. Воробьева, Т. М. Электромагнитные муфты / Т. М. Воробьев. - Москва ; Ленинград : Госэнергоиздат, 1960. - 207 с.

135. Могилевский, В. Г. Электромагнитные порошковые муфты и тормоза / В. Г. Могилевский. - Москва; Ленинград : Энергия, 1964. - 104 с.

136. Ключев, В. И. Теория электропривода: учеб. для вузов / В. И. Ключев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

137. Шрейнер, Р. Т. Системы подчиненного регулирования приводов. Часть 1. Электроприводы постоянного тока с подчиненным регулированием координат : учебное пособие для вузов / Р. Т. Шрейдер / Уральский государственный профессионально-педагогический университет. - Екатеринбург : изд-во УГППУ, 1997. - 277 с.

138. Шрейнер, Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р. Т. Шрейнер. - Екатеринбург : УРО РАН, 2000. - 654 с.

139. Пятибратов, Г.Я., Барыльник, Д.В. Моделирование электромеханических систем: Учеб. пособие / Юж.-Рос.гос.политехн.кн-т. - Новочеркасск, 2013. -103 с.

140. Виноградов, А. Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А. Б. Виноградов / ГОУВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина. - Иваново, 2008. - 298 с.

141. Поздеев, А. Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых электроприводах : монография / А. Д. Поздеев / Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова. - Чебоксары : изд-во ЧГУ, 1998. - 171 с.

142. Барыльник, Д. В. Электромеханическая система компенсации силы тяжести с асинхронным частотно-регулируемым электроприводом : дисс. ... канд. техн. наук : 05.09.03. / Барыльник Дмитрий Владимирович -Новочеркасск, 2009 .- 178 с.

143. Кравченко, О. А. Теория и практика создания электромеханических силокомпенсирующих систем тренажеров для подготовки космонавтов [Текст] : дис. ... докт. техн. наук : 05.09.03 / Кравченко Олег Александрович. - Новочеркасск, 2013. - 380 с.

144. Использование электропривода с векторным управлением в системе регулирования натяжения при намотке изделий из композиционных материалов / А. П. Микитинский, В. А. Завалий, А. А. Завалий [и др.] // Информационные технологии: проблемы и перспективы развития : материалы III Регион. межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых, асп. и студ., 28 мая 2015 г., г. Новошахтинск / Южный федеральный университет. -Новошахтинск; Новочеркасск : Изд-во НОК, 2015. - С. 70-74.

145. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О. В. Слежановский, Л. Х. Дацковский, И. С. Кузнецов [и др.]. - Москва : Энергоиздат, 1983. - 256 с.

146. Кузнецов В. А. Вентильно - индукторные двигатели / В. А. Кузнецов, В. А. Кузмичева. - Москва : МЭИ, 2003. - 71 с.

147. Вентильно-индукторный привод - перспективное направление развития современного регулируемого электропривода / В. Ф.Козаченко, А. М. Русаков, А. В. Сорокин [и др.] // Новости теплоснабжения. - 2011. - № 11 (135). - URL : https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3754.

148. Колпахчьян, П. Г. Перспективы применения вентильного электропривода для управления насосами-дозаторами / П. Г. Колпахчьян, Б. Н. Лобов, А. П. Микитинский // Сборник научных статей по материалам V Всероссийской научно-практической конференции, Каменск-Шахтинский 2 декабря 2015 г. -Новочеркасск : Лик, 2016. - С. 110-115.

149. Разработка вентильно-индукторного двигателя для индивидуального привода дозирующего насоса прядильной машины / П. Г. Колпахчьян, А. Р. Шайхиев, Б. Н. Лобов и [др.] // Известия вузов. Электромеханика. - 2017. - № 2.

- С. 38-43.

150. Автоматическая система для обеспечения заданных значений линейной плотности и натяжения синтетической нити / Б. Н. Лобов, П. Г. Колпахчьян, А. П. Микитинский [др.] // Известия вузов. Электромеханика. - 2020. - № 2-3.

- С. 55-62.

151. Пути повышения качества при производстве синтетических волокон / Б. Н. Лобов, П. Г. Колпахчьян, А. П. Микитинский А.П. [и др.] // Международный научно - исследовательский журнал. - 2016. - № 6 (48), Ч. 2 - С. 74-77.

152. Колпахчьян, П. Г. Применение современного электропривода для управления насосами-дозаторами / П. Г. Колпахчьян, Б. Н. Лобов, Микитинский А.П. // Пром-Инжиниринг: труды II международной научно-технической конференции. - Челябинск : Издательский центр ЮУрГУ, 2016. -С. 339-343.

153. Лобов, Б. Н. The control of dosing pumps by modern electric drive / Б. Н. Лобов, А. П. Микитинский, П. Г. Колпахчьян // 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 19-20 May 2016, Chelyabinsk, Russia [Электронный ресурс]. - Chelyabinsk : IEEE, 2016. - URL : http://ieeexplore.ieee.org/document/7911499/.

154. Егоров, И. Н. Векторное управление вентильно-индукторными двигателями мехатронных систем / И. Н. Егоров, В. А. Шабаев // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 12-5. - С. 891-895.

155. Фисенко, В. Г. Проектирование вентильных индукторных двигателей: методическое пособие / В. Г. Фисенко, А. Н. Попов. - Москва : Издательство МЭИ, 2005. - 56 с.

156. Перегудов, О.А. Математическая модель поверочного расчёта вентильно-индукторной электрической машины / В сборнике: XII Ежегодная научная сессия аспирантов и молодых ученых. Материалы межрегиональной научной конференции. В 2-х томах. 2018. С. 95-99.

157. Гарипов, И.Р., Гринин, Е.А., Турбин, А.И. О внедрении инновациоонных вентильно-индукторных электроприводов / Научный журнал Российского газового общества, №2, 2017. - С. 27-32.

158. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / А. В. Иванов-Смоленский, Ю. В. Абрамкин, А. И. Власов [и др.] ; под ред. А. В. Иванова-Смоленского. - Москва : Энергоатомиздат, 1986. - 213 с.

159. Бычков, М. Г. Алгоритмы и системы управления вентильно -индукторного электропривода / М. Г. Бычков // Вентильно-индукторный электропривод : доклады науч.-практ. семинара. - Москва : Издательство МЭИ, 2006. - С. 34-72.

160. Виноградов, А. Б. Вентильно - индукторный привод с минимизацией пульсаций электромагнитного момента (Электронный ресурс) / А. Б. Виноградов. - URL : http://vectorgroup.ru/articles/article10.

161. Красовский, А. Б. Исследование пульсаций момента вентильно -индукторного двигателя при регулировании среднего значения момента в зоне малых скоростей / А. Б. Красовский // Электротехника. - 2017. - № 5. - С. 2-8.

162. Обзор подходов к снижению пульсаций электромагнитного момента вентильно-индукторного двигателя методами математического моделирования / Н. Ф. Карнаухов, М. Н. Филимонов, Д. А. Статовой [и др.] // Вестник ДГТУ. Рубрика Машиностроение и машиноведение. - 2016. - Т. 16, Вып. 2 (85). - С. 51-58.

163. Микитинский, А. П. К вопросу выбора мощности двигателя натяжных устройств при намотке композиционных изделий из «сухого» материала / А. П. Микитинский // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2020. -Т. 175, № 2. - С. 42-50.

164. Selecting the engine power while the dry winding of the composite material / A.P. Mikitinskiy, B.N. Lobov, P.G. Kolpakhchyan [and others] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2021. - Jan. - Vol. 1029. - P. 012113. -URL : https://doi.org/10.1088/1757-899x/1029/1/012113.

165. Математическое описание упругой ленты как объекта управления при намотке тел вращения типа прямоугольник // Д. Ю. Богданов, К. А. Микитинский, Д. Г. Борзенко [и др.] // Микроэлектронные информационно-управляющие системы и комплексы: сб. тез. и стат. Всерос. науч. школы, г. Новочеркасск, 5-7 сент. 2011 г. / Южно-Российский государственный технический университет (НПИ). - Новочеркасск : Лик, 2011. - С. 138-141.

166. Богданов, Д. Ю. Математическое описание намотки прямоугольника с закругленными углами / Д. Ю. Богданов, Д. В. Чередникова, А. П. Микитинский // Микроэлектронные информационно-управляющие системы и комплексы : сб. тез. и стат. Всерос. науч. школы, г. Новочеркасск, 5-7 сентября 2011 г. / Южно-Российский государственный технический университет (НПИ). - Новочеркасск : Лик, 2011. - С. 141-143.

167. Богданов, Д. Ю. Математическое описание намотки прямоугольника с закругленными углами / Д. Ю. Богданов, Д. В. Чередникова, А. П.

Микитинский // Микропроцессорные информационно-управляющие системы и комплексы : сб. тез. и ст. Всерос. науч. школы / Южно-Российский государственный технический университет. - Новочеркасск, 2011. - С.168-141.

168. Микитинский, А. П. Математическое описание намотки лонжеронов / А. П. Микитинский, К. А. Микитинский, Д. Г. Борзенко // Студенческая научная весна - 2012: материалы регин. науч.-техн. конф. (конкурса науч.-тех. работ) студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Рост. обл., 24-25 мая 2012 г. / Южно-Российский государственный технический университет (НПИ). -Новочеркасск : ЛИК, 2012. - С. 106-108.

169. Пат. 128606 Рос. Федерация, МПК B65H20/00. Устройство автоматического управления намоткой / Микитинский А. П., Орлов С. И. - № 2012138017/13 ; заявл. 05.09.2012 ; опубл. 27.05.2013 , Бюл. № 15.

170. Орлов, С. И. Математическая модель натяжного устройства / С. И. Орлов, А. П. Микитинский // Информационные технологии: проблемы и перспективы развития : сб. тр. по материалам II Регион. межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов, 28 мая 2014 г., Новошахтинск / Филиал ЮФУ в г. Новошахтинске. - Новочеркасск : Изд-во НОК, 2014. - С. 39-43.

171. Микитинский, А. П. К вопросу математического описания натяжных устройств, используемых при намотке композиционных изделий из «мокрого» композиционного материала / А. П. Микитинский // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2020. - Т. 177, № 4. - С. 50-59.

172. Микитинский, А. П. Mathematical Description of the Tensioners Used while Winding of the Wet Composite Material Products / А.П. Микитинский, Б.Н. Лобов, П.Г. Колпахчьян // 28th International Workshop on Electric Drives: Improving Reliability of Electric Drives, (IWED-2021), Moscow, Russian Federation, 27 -29 January 2021 / IEEE. - Moscow : IEEE, 2021. - № Artikle 9376352.

173. Микитинский, А. П. К вопросу определения мощности двигателя натяжных устройств, используемых при намотке изделий из «мокрого»

композиционного материала / А. П. Микитинский // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2020. - Т.63, № 6. - С. 21-28.

174. Energy characteristics of the tensioners motor when winding products of a wet composite material / A. P. Mikitinskiy, B. N. Lobov, Y. A. Valyukevich [and others] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2021. - Jan. - Vol. 1029. - P. 012111. - URL : https://doi.org/10.1088/1757-899x/1029/1/012111.

175. Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин / И. И. Артоболевский. - Москва : Наука, 1975. - 640 с.

176. Определение КПД червячного редуктора по коэффициентам потерь / В. И. Зворыкин, В. В. Зимин, С. Ю. Гончаров [и др.] // Инженерный вестник. Электронный научно-технический журнал. - 2015. - № 9. - С. 70-85.

177. Микитинский, А. П. Tension control adaptive system synthesis used in winding of products made of "dry" composite material [Электронный ресурс] / А. П. Микитинский // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2019. - Vol. 680 (1) : XV International Scientific-Technical Conference "Dynamics of Technical Systems" 11-13 September 2019, Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation. - № 012028. - URL : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/680/1/012028/pdf.

178. Микитинский, А.П. Система регулирования натяжения «мокрого» композиционного материала / А. П. Микитинский, Б. Н. Лобов, П. Г. Колпахчьян // X Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу АЭП-2018 : докл. конф., 3-6 окт. 2018 г. - Новочеркасск : Лик, 2018. - С. 81-84.

179. Микитинский, А. П. Система регулирования натяжного устройства при намотке изделий из композиционных материалов [Электронный ресурс] / А. П. Микитинский, Б. Н. Лобов, П. Г. Колпахчьян // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2018. - Т. 6, № 3. - С. 3-8. - URL : http ://www.indust-engineering.ru/issues/2018/2018-3.pdf.

180. Микитинский, А. П. Control System of Tension Device in Winding Fabrics from Composite Materials / А. П. Микитинский, Б. Н. Лобов, П. Г. Колпахчьян // Lecture Notes in Electrical Engineering. - 2020. - Том 641 : Международная

российская конференция по автоматизации, RusAutoCon 2019; Сочи; Российская Федерация; 8 сентября 2019 г. - 14 сентября 2019 г. - С. 42-49.

181. Микитинский, А.П. Синтез регуляторов электроприводы натяжного устройства композиционных материалов [Электронный ресурс] / А.П. Микитинский, О.А. Кравченко, Д.Ю. Богданов, Б.Н. Лобов // Научные труды КубГТУ : электронный сетевой политематический журнал. - 2023. - № 6. - С. 132-149. - URL : https://ntk.kubstu.ru/data/mc/0103/4735.pdf.

182. Микитинский, А. П. Метод синтеза автоматизированных электроприводов систем натяжения композиционной ленты при изготовлении изделий различной формы / А.П. Микитинский, Б.Н. Лобов, П.Г. Колпахчьян // Интеграция науки и практики как механизм развития отечественных наукоемких технологий производства : сб. науч. ст. по материалам X Всерос. науч.-практ. конф., г. Каменск-Шахтинский, 19 нояб. 2021 г. / Каменский технологический институт (филиал) ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова. -Новочеркасск : Лик, 2022. - С. 26-41.

183. Пятибратов, Г. Я. Развитие теории и практика управления усилиями в электро-механических системах с упругими связями [Текст] : дис. ... докт. техн. наук : 05.09.03 / Пятибратов Георгий Яковлевич. - Краснодар : КубГТУ -2000. - 353 с.

184. Микитинский, А. П. Учет ненулевых начальных условий при синтезе регуляторов электроприводов методом типовых характеристик / А. П. Микитинский // Известия вузов. Электромеханика. - 1989. - № 10. - С. 101-103.

185. Микитинский, А. П. О синтезе квазиоптимальных дискретных электроприводов методом переменных состояний / А. П. Микитинский, В. И. Пашковский // Известия вузов. Электромеханика. - 1989. - № 2. - С. 99-102.

186. Микитинский, А. П. Оптимальное управление системой натяжения композиционного материала / А. П. Микитинский // Математические методы в технике и технологии ММТТ-17 : сб тр. Междунар. науч. конф., 1-3 июня 2004 г. : в 10 т. / Костромской государственный технологический университет. - Кострома : Изд-во КГТУ, 2004. - Т. 6. секц. 13. - С. 142-144.

187. Микитинский, А. П. Выбор такта квантования в цифровых системах управления / А. П. Микитинский, Р. А. Микитинский // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19 : сб. тр. XIX Междунар. науч. конф., г. Воронеж, 30 мая-2 июня 2006 г. : в 10 т. / Воронежская государственная технологическая академия. - Воронеж : Изд-во ВГТА, 2006. -Т. 6. - С. 106-107.

188. Микитинский, А. П. Об устойчивости квазиоптимальных цифровых систем управления / А. П. Микитинский // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20 : сб. тр. XX Междунар. науч. конф., г. Ярославль : в 10 т. / Ярославский государственный технический университет. - Ярославль : Изд-во ЯГТУ, 2007. - Т. 7. - Секц. 13 : Автоматизация технических систем и процессов. - С. 303-304.

189. Микитинский, А. П. Прямой метод поиска оптимального управления электроприводами, описываемыми разностными уравнениями / А. П. Микитинский // Техника, экономика, культура : юбил. сб. науч. тр. проф.-преп. состава [на об. тит. л. : сб. статей и кратких науч. сообщений сотр. и аспирантов НГТУ по материалам юб. науч. сессии, посвященной 100-летию истории университета, г. Новочеркасск, 5-15 апр. 1997 г.] / Новочеркасский государственный технический университет ; отв. ред. В.Г. Ушаков. -Новочеркасск, [Ростов н/Д] : НГТУ, [Гефест], 1997. - С. 157-161.

190. Микитинский, А. П. Управление электроприводом прямого поиска вектора оптимального управления / А. П. Микитинский // На рубеже веков: итоги и перспективы : тез. Всерос. электротехн. конгрес. с междунар. участием ВЭЛК-99. - Москва, 1999. - Т. 1. - Б.с.

191. Базара, М. Нелинейное программирование. Теория и алгоритмы / М. Базара, К. Шетти. - Москва : Мир, 1982. - 583 с.

192. Банди, Б. Методы оптимизации: вводный курс / Б. Банди; пер. с англ. О. В. Шихеевой; под ред. В. А. Волынского. - Москва : Радио и связь, 1988. -128 с.

193. Поляк, Б. Т. Введение в оптимизацию / Б. Т. Поляк. - Москва : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 381 с.

194. Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование / Д. Химмельблау. - Москва : Мир, 1974. - 536 с.

195. Официальный сайт фирмы Siemens. - URL : www.siemens.com

196. Официальный сайт фирмы OOO «Механик» Коломна. - URL : www/kolmexanik.ru .

197. Микитинский, А. П. Электроприводы механизмов намотки изделий из композиционных материалов / А. П. Микитинский, А. Б. Бекин, Л. Л. Алтунян // Труды VIII международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014, 7-9 окт. 2014 г. : в 2-х т. / Национально-исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева. - Саранск : изд-во НИМГУ, 2014. - Т. 2. - С. 516-521.

198. Орлов, С. И. Система регулирования натяжения при намотке изделий из композиционных материалов / С. И. Орлов, А. П. Микитинский // Информационные технологии: проблемы и перспективы развития : материалы II Регион. межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов (28мая 2014 г., Новошахтинск) / Филиал ЮФУ в г. Новошахтинске.

- Новочеркасск : изд-во НОК, 2014. - С. 52-56.

199. Каталог тормозов фирмы Warner Electric. - URL : http://www.ziptrading.org/data/catalog/87/bv_product.pdf .

200. Завалий, А. А. Система регулирования натяжения при намотке изделий из композиционных материалов / А. А. Завалий, А. М. Кенжаев, А. П. Микитинский // Международный студенческий научный вестник. - 2015. -№ 5. - С. 701-703.

201. Микитинский, А. П. Система регулирования натяжения намотки лонжеронов / А. П. Микитинский, С. И. Орлов // Студенческая научная весна

- 2013 : материалы Регин. науч.-техн. конф. (конкурса науч.-тех. работ) студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Рост. обл., г. Новочеркасск,

25-26 апр. 2013 г. / Южно-Российский государственный технический университет (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2013. - С. 152-153.

202. Кравченко, О. А. Система регулирования натяжения при намотке изделий из композиционных материалов / О. А. Кравченко, А. П. Микитинский / Интеграция науки и практики как механизм развития отечественных наукоемких технологий производства : сб. науч. ст. по материалам IV Всерос. науч.-практ. конф. - Новочеркасск, 2015. - С. 130-132.

203. Аугамбаев, М. Основы планирования научно-исследовательского эксперимента / М. Аугамбаев, А. З. Иванов, Ю. И. Терехов ; под ред. Г. М. Рудакова. - Ташкент : Укитувчи, 2004. - 336 с.

204. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Марков, Ю. В. Грановский. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Наука, 1976. - 278 с.

205. Микитинский, А. П. Синтез адаптивной системы управления натяжения при намотке изделий из "мокрого" композиционного материала / А. П. Микитинский // Сборник трудов XI Международной (XXII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2020 (Санкт-Петербург, 4-7 окт. 2020 г.) / Национальный исследовательский институт ИТМО. - Санкт-Петербург : Университет ИТМО, 2021. - С. 65-69.

206. Use of adaptive electromechanical tension control system when "wet" winding of composite material products / A. P. Mikitinskiy, B. N. Lobov, V. V. Smirnov // Proceedings - 2023 International Russian Automation Conference (RusAutoCon), 15-16 May. 2023, Sochi, Russia / IEEE. - 2023. -P. 421-425. Article number : 10139284. - URL : https://ieeexplore.ieee.org/document/10139284.

207. Mikitinskiy, A. P. Synthesis of Adaptive Tension Control System Used in Winding of Some 'Dry' Composite Material / A. P. Mikitinskiy, N. Sukhenko // Proceedings - 2019 International Russian Automation Conference (RusAutoCon), 8-14 Sept. 2019, Sochi, Russia / IEEE. - 2019. - Article number : 8867808. - URL : https ://ieeexplore .ieee. org/document/8867808.

208. Официальный сайт фирмы Texas Instruments. - URL : www.ti.com.

209. Микитинский, А.П. Система регулирования натяжения композиционного материала при изготовлении изделий методом выкладки / А. П. Микитинский // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -2023. - № 1. - С 452-458.

210. Пат. RU 2555196 (HA). МПК G01L 5/04 (2006.01). Способ измерения натяжения длинномерных изделий [Текст] / Сидоров О. А., Смердин А. Н., Голубков А. С. [и др.]. - № 2013147558/28 ; заявл. 24.10.2013 ; опубл. 10.07.2015, Бюл. № 19.

211. Бауман, Э. Измерение сил электрическими методами: пер. с нем. / Э. Бауман. - Москва : Мир, 1978. - 380 с.

212. Фрайлен Д. Современные датчики. Справочник / Д. Фрайлен. - Москва : Техносфера, 2005. - 592 с.

213. Официальный сайт ООО «МЕТРОТЕКС». - URL : www.metrotex.ru.

214. Официальный сайт FMS- Force Measuring Systems AG (Швейцария) https://www.fms-technology.com/en/our-solutions/tension-control/force-sensors

215. Официальный сайт ООО «СервоКИП». - URL : www.fms-ag.ru.

216. Официальный сайт Фирма Re-spa. - URL : www.re-spa.com.

217. Boicea, A. V. Optimal operation of a mi-croturbine cluster with partial-load efficiency and emission characterization / A. V. Boicea, G. Chicco, P. Mancarella // 2009 IEEE Bucharest PowerTech, 28 June - 02 July 2009 / IEEE. - Bucharest, Romania, 2009. - P. 1-8. - DOI: 10.1109/PTC.2009.5282263.

218. Soares, C. Microturbines: applications for distributed energy systems / C. Soares. - Butterworth-Heinemann : Elsevier, 2011. - 320 p.

219. Giampaolo, T. Gas Turbine Handbook: Principles and Practice / T. Giampaolo. - Fifth EdiFifth Edition. - Lulu Press, Inc, 2020. - 475 p.

220. High-speed electrical machines: Technologies, trends, and developments / D. Gerada, A. Mebarki, N. L. Brown [and other] // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2014. -Vol. 61, № 6. - P. 2946-2959.

221. Synchronous high-speed reluctance machine with novel rotor construction / J. Ikaheimo, J. Kolehmainen, T. Kansakangas [and others] // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2014. - Vol. 61, № 6. - P. 2969 - 2975.

222. Antipov, V. N. High-speed electrical machines for power engineering: current state and development trends. Russian Electrical Engineering / V. N. Antipov, Ya. B. Danilevich. - 2007. - Vol. 78, № 6. - P. 277-279.

223. Arkkio, A. Induction and permanent-magnet synchronous machines for highspeed applications. Proceedings of the 8th International Conference on Electrical Machines and Systems - ICEMS 2005, 27-29 September 2005 / A. Arkkio, T. Jokinen, E. Lantto. - 2005. - Vol. 2. - P. 871-876.

224. Strength Design on Permanent Magnet Rotor in High Speed Motor Using Finite Element Method / T. Zhang, X. Ye, H. Zhang [and others] // TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering. - 2014. - Vol.12, № 3. - P. 1758 -1763.

225. Электромеханические системы с высококоэрцитивными постоянными магнитами / Ф. Р. Исмагилов, А. А. Герасин, И. Х. Хайруллин [и др.]. - Москва : Машиностроение, 2014. - 267 с.

226. Ледовский, А. Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами / А. Н. Ледовский. - Москва : Энергоатомиздат, 1985. - 169 с.

227. Bernard, N. Design Methodology of a Permanent Magnet Synchronous Machine for a Screwdriver Application / N. Bernard, F. Martin, M. El-Hadi Zai'm. -// IEEE Transactions on Energy Conversion. - 2012. - Vol. 27, Is. 3. - P. 624-633.

228. Ultra High Speed Motor Supported by Air Foil Bearings for Air Blower Cooling Fuel Cells / D.-K. Hong, B.-C. Woo, J.-Y. Lee [and others] // IEEE Transactions on Magnetics. - 2012. - Vol. 48, Is. 2. - P. 871-874.

229. Колпахчьян, П. Г. Sensorless control of the high-speed switched-reluctance generator for the steam turbine = Бездатчиковое управление высокооборотным вентильно-индукторным генератором для паровой микротурбины /

n.r. Ko.nnaxHMH, A.P. fflaôxneB, A.E. KOHHH // Advances in Intelligent Systems and Computing. - 2018. - Vol. 680. - P. 349-358. 230. Pfister, P.-D. Very-High-Speed Slotless Permanent-Magnet Motors: Analytical Modeling, Optimization, Design, and Torque Measurement Methods / P.-D. Pfister, Y. Perriard // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2010. -Vol. 57, Is. 1. - P. 296-303.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Акты внедрения результатов диссертационной работы

кафедры «Электроснабжение и электропривод» ФГБОУ ВО ЮРГПУ (НПИ) имени М.И.Платова МИКИТИНСКОГО Александра Петровича «Развитие теории и практики электротехнических систем регулирования натяжения композиционных материалов»

Результаты диссертационной работы Микитинского А.П. по развитию теории и практики создания электротехнических систем для изготовления изделий из композиционных материалов, выполненные в ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова на кафедре «Электроснабжение и электропривод», использованы на нашем предприятии в 2021-2022г.г. при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами при изготовлении опытных образцов и в мелкосерийном производстве ряда изделий.

Внедрены (использованы):

- рекомендации по выбору исполнительных механизмов систем регулирования натяжения при "сухой" и "мокрой" намотке;

- обоснованный выбор структурных схем систем регулирования натяжения, регуляторов и алгоритмов их работы;

- разработанный автором метод синтеза систем регулирования натяжения.

Внедренные результаты работы позволили сократить сроки разработки новых систем регулирования натяжения и повысить качество изготовления изделий. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составит 512 млн. рублей.

Главный инженер

УТВЕРЖДАЮ

Директор ООО фирмы «Пластик Энтерпрайз»,

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы доцента

ООО «Пластик Энтерпрайз»

Корнелюк О.А.

УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель генерального директора главного конструктора О «ЦНИИСМ»

A.A. Кульков 2022 г.

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы доцента энергетического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова МИКИТИНСКОГО А.П. «Развитие теории создания электромеханических систем для изготовления изделий из композиционных материалов»

Результаты научно-исследовательской работы Микитинского А.П. по развитию теории создания электромеханических систем для изготовления изделий из композиционных материалов, выполненные в ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова на кафедре «Электроснабжение и электропривод», использованы на нашем предприятии в 2022 г. при освоении производства новых изделий, в том числе, в мелкосерийном производстве из композиционных материалов.

Внедрены:

1) Системная классификация наматываемых изделий в зависимости от их геометрии и требований, предъявляемых к их условиям эксплуатации, диапазона и скорости изменения параметров в процессе намотки, позволяющая обоснованно осуществлять выбор электромеханических систем (ЭМС) управления процессом намотки;

2) Технические предложения и схемные решения для реализации ЭМС натяжения композиционной ленты, которые учитывают специфику намотки изделий из композиционных материалов и позволяют повысить точность отработки системой управления заданных законов намотки реализованы при модернизации намоточного станка КУ-489ФЗ для изготовления Силовой оболочки корпуса ОРД системы РБАС РН «Союз-5» 374СА11.01.10.000 (ЛЕВ 02101.11009, ЛЕВ 02101.11.300) и Силовой оболочки корпуса УРД системы РБАС РН «Союз-5» 374СЛ11.02.02.000 (АЕВ 02101.10977);

3) Методика выбора мощности привода натяжных устройств, позволяющая обоснованно выбирать привод, и в конечном итоге повысить точность отработки заданных законов намотки реализована при модернизации намоточного станка КУ-421М для изготовления Силовой оболочки корпуса ВПхО системы РБАС РН «Союз-5» 374СА11.10.00.110 (ЛЕВ 02101.13080);

4) Адаптивные ЭМС натяжения, учитывающие форму наматываемых изделий реализованы при модернизации намоточного станка КУ-479ФЗ для изготовления Силовой оболочки корпуса соединительного отсека 18СП3927.00.000, 1 8СП3928.00.000 (АЕВ 02101.13826, АЕВ 02101.13829);

Внедренные результаты работы позволили повысить качество изготовления на предприятии изделий из композиционных материалов методом «мокрой» намотки.

11ачальник отделения и Главный химик — заместитель Г лавного конструктора по материаловедению

11ачальник отдела конструкционных композиционных материалов

Основные сокращения, приведенные в акте внедрения:

ВПхО - вентилятор переходного отсека;

ОРД - основной ракетный двигатель;

РБАС - ракетный двигатель разгонного блока;

РН - ракета-носитель;

УРД - управляющий ракетный двигатель.

г

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы доцента кафедры «Электроснабжение и электропривод» ФГБОУ ВО ЮРГПУ (НПИ) имени

М.И.Платова МИКИТИНСКОГО Александра Петровича «Развитие теории и практики электротехнических систем регулирования натяжения композиционных материалов»

Результаты диссертационной работы Микитинского Л.П. по развитию теории и практики создания электротехнических систем регулирования натяжения композиционных материалов, выполненные в ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова на кафедре Электроснабжение и электропривод, внедрены на нашем предприятии в 2022-2023г.г. при модернизации автоматизированной линии по ламинированию Еаткех-1400/60 для производства синтетического полотна в серийном производстве.

При модернизации использованы:

- разработанные автором рекомендации по выбору исполнительных механизмов систем регулирования натяжения;

- предложенная автором методика выбора мощности элек тродвигателей синхронного типа, работающих в системах регулирования натяжения, позволила увеличить срок службы двигателей;

разработанный автором метод синтеза систем регулирования

натяжения для стабилизации натяжения, что повышает качественные характеристики готовой продукции.

Внедренные результаты работы позволили сократить сроки модернизации установки и повысить качество изготовления изделий за счет более лучшего регулирования натяжения.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составит 530 млн. рублей.

Главный инженер

Баскаков В.А.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Акт внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы МИКИТИНСКОГО Александра Петровича по развитию теории создания электромеханических систем для изготовления изделий из композиционных материалов

Комиссия в составе декана энергетического факультета к.т.н., доцента И.В. Троценко; исполняющего обязанности заведующего кафедрой «Электроснабжение и электропривод», к.т.н. А.Б. Бекина; к.т.н. кафедры «Электроснабжение и электропривод», H.A. Сухенко, Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова, составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Микитинского Александра Петровича на тему «Развитие теории создания электромеханических систем для изготовления изделий из композиционных материалов», представленной на соискание ученой степени доктора технических наук, внедрена в учебный процесс на кафедре «Электроснабжение и электропривод» на основании решения кафедры (протокол № 5 от 16 декабря 2021 г.), в виде курса лекций, читаемой магистрам по направлению 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника.

В состав курса лекций вошли разработанные Микитинским А.П.:

- метод синтеза систем регулирования натяжения;

- рекомендации по выбору исполнительных механизмов систем регулирования натяжения при "сухой" и "мокрой" намотке;

ЮРГПУ(НПИ) имени М.И.Платова

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по образовательной деятельности

ФГБОУ ВО ЮРГПУ (НПИ) имени

ПРИЛОЖЕНИЕ В Расчет бандажа роторов высокоскоростных генераторов из композиционных материалов

Прежде чем говорить о практической реализации систем регулирования натяжения, рассмотрим возможность использования композиционных материалов при создании нового высокотехнологического продукта в области энергетики.

В настоящее время наметилась тенденция применения высокоскоростных электрогенераторов с постоянными магнитами. Частота вращения ротора таких генераторов достигает 100 000 об/мин. При таких частотах вращения на постоянные магниты действуют большие осевые усилия, способные разрушить машину. Рассмотрим возможность замены традиционного бандажа ротора из высокопрочной стали на бандаж, изготовленный методом намотки из композиционного материала [24,25].

Одним из направлений развития энергетики в настоящее время является применение распределенных энергетических систем. Они находят применение для энергоснабжения удаленных объектов, применяются в составе установок, использующих альтернативные источники энергии для повышения надежности энергоснабжения. Для энергоснабжения автономных объектов востребованным является диапазон мощностей генерации до 1 - 2 МВт [217-219]. Для таких энергетических систем необходимо создание генерирующих установок мощностью до 100 - 200 кВт [219,220]. Наиболее рациональным для решения указанных задач является применение газового топлива. Применение газо-поршневых установок на такой мощности нецелесообразно, поэтому в рассматриваемом диапазоне мощностей получили распространение микрогазотурбинные установки (микроГТУ) [217-219].

Мировым лидером в создании микроГТУ является фирма Capstone Turbine Corporation (США), серийно производящая энергетические системы на их основе для снабжения потребителей тепловой и электрической энергией.

Аналогичные системы производятся также другими компаниями: Calnetix Power Solutions (США), Turbec (Италия) и рядом других [218]. Производимые микроГТУ имеют мощность от 30 до 350 кВт. Несмотря на различия в конструкции и компоновке установок различных производителей, общей чертой микроГТУ является применение высокооборотных электрогенераторов (ЭГ), находящихся на общем валу с турбиной [218, 220, 221].

Эффективность высокооборотного ЭГ во многом определяет показатели энергетической установки в целом. Поэтому его создание является одной из наиболее сложных задач при разработке микроГТУ. При этом наиболее сложным является обеспечение прочности вращающихся частей ЭГ. Далее в статье рассмотрены некоторые вопросы разработки высокооборотных ЭГ с постоянными магнитами на роторе предназначенных для работы в составе микроГТУ.

Частота вращения газовой турбины мощностью 100 - 200 кВт, при которой достигается ее максимальная эффективность, превышает 100 000 об/мин. Создание электрогенераторов с таким сочетанием мощности и частоты вращения является сложной, практически неразрешимой задачей из-за ограничений по прочностным свойствам применяемых материалов. Поэтому в составе микроГТУ частота вращения турбины принимается 60 000 - 100 000 об/мин при мощности 100 кВт и снижается при увеличении мощности. Такое сочетание мощности и частоты вращения является компромиссом между эффективностью турбины и возможностью создания ЭГ с использованием существующих активных материалов.

В качестве высокооборотных ЭГ, применяемых в составе микроГТУ возможно применение различных типов бесколлекторных электрических машин (ЭМ), таких как синхронные с постоянными магнитами (ПМ) на роторе, синхронные реактивные или асинхронные [220]. Наилучшими удельными показателями обладают ЭМ с ПМ на роторе, что делает их

наиболее распространенным типом высокооборотных электрогенераторов, используемых в составе микроГТУ [222].

Статоры высокооборотных ЭГ практически не имеют отличий для различных типов ЭМ и выполняются по традиционной для ЭМ переменного тока конструкции. Наиболее сложной частью высокооборотного ЭГ для микроГТУ является ротор. Поэтому актуальным является проведение исследований в области совершенствования его конструкции, направленные на повышение допустимой частоты вращения.

Применяемые в конструкции ротора высокооборотной ЭМ ПМ изготавливаются методами порошковой металлургии. Их особенностью является недопустимость работы на растяжение. Поэтому в конструкции ротора высокооборотных ЭМ необходимо применять специальные меры по закреплению ПМ. Наиболее подходящими для ротора высокооборотного генератора с рассматриваемыми параметрами являются самарий-кобальтовые постоянные магниты ^т-Со) марок КС-25 и КС-37, имеющие хорошие механические характеристики [213] и сохраняющие работоспособность при температуре ротора до 250 градусов.

Особенностью ПМ типа Sm-Co является очень высокий предел прочности на сжатие, не уступающий легированной стали, и низкий на растяжение (850 МПа и 35 - 50 МПа). Также, они очень чувствительны к образованию микротрещин при снятии нагружения, после чего практически сразу наступает разрушение. Поэтому переход от напряжения сжатия к напряжению растяжения недопустим, и обязательным элементом конструкции ротора является бандаж, надеваемый на ПМ с натягом. Бандаж должен быть рассчитан таким образом, чтобы при рабочей частоте не допускать перехода от напряжения сжатия к напряжению растяжения в наиболее нагруженной части постоянного магнита. Материал бандажа должен быть изготовлен из немагнитного материала, чтобы не допускать замыкания магнитного потока. В настоящее время наибольшее распространение получили металлические бандажи.

В качестве альтернативы металлическим сплавам как материалу для бандажа фиксирующего ПМ на роторе высокооборотной ЭМ, могут выступать композиционные материалы на основе стеклянной или угольной нити. По сравнению со сталями и металлическими сплавами их основными преимуществами являются высокая прочность и меньшая плотность. Применение композиционных материалов для изготовления бандажей, фиксирующих ПМ на роторе высокооборотной ЭМ, рассматривается в ряде работ [220,222-224] и считается перспективным. Одним из наиболее важных вопросов, требующих решения при проектировании ротора высокооборотной ЭМ с ПМ, является обеспечение прочности конструкции. Далее приведены результаты исследования этой проблемы и сравнение эффективности использования различных материалов (металлического сплава и композитных материалов).

При проектировании ЭМ с ПМ на роторе, как было указано выше, одним из главных вопросов является обеспечение прочности конструкции. Конструкция ротора ЭМ с ПМ приведена на рисунке В.1. Вал такой ЭМ также выполняет функции ярма магнитной системы, по нему замыкается магнитный поток от ПМ. Поэтому вал должен выполняться из конструкционной стали или нержавеющей стали с магнитными свойствами. Перемагничивания ротора по основной гармонике нет, поэтому значительных магнитных потерь в вале не возникает.

бандаж

Рисунок В.1 - Конструкция ротора высокооборотной ЭМ с ПМ

Предварительный анализ материала для изготовления стягивающего ПМ бандажа показал, что в качестве материала бандажа в конструкциях роторов высокооборотных ЭМ, вращающихся с частотой вращения более 60 000 об/мин, применяют хромоникелевый сплав марки 36НХТЮ, нержавеющую и немагнитную сталь 12Х18Н10Т, латунь ЛС59-1, титановые сплавы ВТ1-1 и ВТ6 [222]. Наилучшие результаты достигаются при использовании сплава 36НХТЮ, имеющего предел текучести 700 Мпа, близкий к пределу текучести материала ПМ.

В качестве альтернативы этому сплаву были рассмотрены композиционные материалы на основе стеклянной и угольной нити (стеклопластик и углепластик) [223,224]. Механические свойства сплава 36НХТЮ и композиционных материалов, необходимые для расчета прочности ротора высокооборотной ЭМ с ПМ приведены в таблице В.1.

Таблица В.1 - Механические свойства материалов бандажа

Параметр 36НХТЮ Стеклопластик Углепластик

Модуль упругости (модуль Юнга), МПа 200 000 730 000 350 000

Предел текучести, МПа 700 860 1 100

Плотность, кг/м3 7900 2500 1800

Коэффициент Пуассона 0,3 0,22 0,199

Предельный диаметр ротора по условию прочности бандажа можно определить по выражению [225]:

В =60 1 I °б

я Рбк,'

где п - частота вращения ротора, об/мин; ka = 3 - коэффициент запаса; Об - предел прочности материала бандажа; Рб - плотность материала бандажа.

При частоте вращения п = 100 000 об/мин предельный диаметр ротора для выбранных материалов:

36НХТЮ Dmax = 31 мм;

стеклопластик Dmax = 61 мм; углепластик Dmax = 80 мм.

Высокая прочность композиционных материалов позволяет получить предельный диаметр ротора существенно больший, чем для металлических сплавов. Однако, создание ротора с такими диаметрами, как правило, невозможно из-за проблем с опорами вала (подшипника). Наиболее часто применяемые в конструкциях высокооборотных ЭМ газодинамические подшипники при частоте вращения 100 000 об/мин имеют ограничение по диаметру ротора порядка 30 - 35 мм [222,224-228]. Поэтому в дальнейшем будет рассматриваться ротор диаметром 31 мм, соответствующий предельному значению при использовании бандажа из сплава 36НХТЮ.

Расчет толщины бандажа при известной прочности материала, заданной частоте вращения и высоте ПМ выполняется с использованием выражения [226]:

30 п ] [рб^ср.б(Вбн - Вбв )+ Рпи^ср.пм(Впмн - Впмв )]

5 б = -е-, (П4.1)

8аб

где Дбн = Д2 - наружный диаметр бандажа равный наружному диаметру ротора;

Дбв = Вг - 2 5б - внутренний диаметр бандажа; Вбн - 5б

Яср.б =----средний радиус бандажа;

Дпмн = Вбв - 25б - наружный диаметр ПМ;

Дпмв = Дбв - 25б - 2^пм- внутренний диаметр ПМ; В - h

г, пмн пм ^ г

^ср.пм =-2--средний радиус ПМ;

^м - высота ПМ.

Как следует из приведенного выше выражения, толщина бандажа зависит от высоты ПМ. Предварительные расчеты показали, что при принятом диаметре ротора увеличение высоты ПМ более 5 - 6 мм неэффективно, так как из-за роста толщины бандажа увеличивается немагнитный зазор между статором и ротором. Оптимальной для ЭМ с указанным выше сочетанием мощности и частоты вращения является высота ПМ 4 мм. При такой высоте ПМ толщина бандажа для диаметра ротора 31 мм равна: 36НХТЮ 5б = 1,1 мм;

стеклопластик 5б = 0,74 мм; углепластик 5б = 0,57 мм.

На бандаж действуют напряжения от предварительного натяга, теплового расширения ПМ и от центробежных сил. Оценка правильности определения толщины бандажа сводится к проверке совместного выполнения двух условий [224]:

РМ=РА+ Рт - Ра> 0;

=^А +аТ <аб-.

(П4.2)

где Ры - суммарное давление бандажа на ПМ; Рд - давление от предварительного натяга; Рт - давление, создаваемое тепловым расширением ротора; Рю - давление, создаваемое центробежными силами; о ы - суммарное напряжение в бандаже; од - напряжение от предварительного натяга; От - напряжение, создаваемое тепловым расширением ротора; ою - напряжение, создаваемое центробежными силами.

Выполнение первого условия (П4.2) гарантирует, что ПМ будет находиться в сжатом состоянии при вращении ротора с рабочей частотой вращения. Второе условие в (П4.2) определяет способность бандажа работать без разрушения при рабочей частоте вращения ротора.

Механическое напряжение и давление от предварительного натяга определяются по формулам:

Лп с. . 0 _ §б

ал =

Еб; Рл= -?Ч (П4.3)

л В2 - 25б б' л ^Ср.б

где Дп - предварительный натяг;

^2 = ^бн - наружный диаметр бандажа равный наружному диаметру ротора;

Обн - 5б

Rср.б =----средний радиус бандажа.

Механическое напряжение и давление от термического расширения ротора определяются следующим образом:

ат = л^Еб; Рт (П4.4)

пм н ср.б

где ЛВт = аТпм ^пмн (Т - Т0) - линейное расширение ротора;

Т, То - рабочая и исходная температуры ротора.

Механическое напряжение и давление, создаваемое центробежными силами при вращении ротора, вычисляются с использованием выражений:

С ТТ Л2 I \ ( ТТ Л2

стю = 0,1425рб|^30п^ (0,424^. б + ); Рю =Рср.бРб§б. (П4.5)

С использованием выражений (П4.3) - (П4.5) были выполнены расчеты составляющих давления бандажа на ПМ и напряжения в бандаже из различных материалов в зависимости от частоты вращения ротора для температуры, соответствующей холодному (20°С) и нагретому (200°С) состоянию конструкции. Величина предварительного натяга выбиралась таким образом, чтобы при расчетной частоте вращения ротора в нагретом состоянии обеспечивалось выполнение первого условия (П4.2) с запасом не менее 2 МПа. На рисунках П4.2 - П4.4 приведены результаты расчетов для бандажей, выполненных из сплава 36НХТЮ, стеклопластика и углепластика.

20 15 10 5 0

: ----- , , , ------ 111 ------ .., 1... 1 1 -200°С--- 1 : _

■ 1 1 ■

г _ J _ 1 1 1 1 1 J . _

20°С!

, , ,,, ,,, . . . 1 . . .

1250 1000

са

С 750

500

0 20 40 60 80 100 120 п, х1000 об/мин

250 0

: ' ' ■ ' ' ' 1 ' ' ' 1 1 1_ Л. J , , , • - 1 1 .

1 1 иб ! ^

1

200°С 1 1 ^ 1 1 ^^ ■

■ | 20°С 1 1 ^х***'^ 1 — ^^Г ^^ 1 ■ Г 1 ■ 1 ■ 1

1 1 1 1 1 -. . . 1 . . . 1 . . . 1 . . . 1 : 1 .